Итак, я кратко рассмотрел ответы на то, как вещи хранятся, как из этого ответа: https://space.stackexchange.com/a/2273/1247 , но как информация отправляется обратно? Я имею в виду такие зонды, как «Вояджеры», «Пионеры», марсианские зонды и «Хаббл».
В основном это радиоволны.
Некоторая «информация» физически переносится обратно на Землю. Миссии «Аполлон» доставили на Землю 382 кг лунных образцов, а программа Советского Союза «Луна» доставила на Землю 0,326 кг лунных образцов. Такой возврат является очень ценной информацией. Даже с успехом программ марсохода миссия по возвращению образцов с Марса по-прежнему может дать очень полезную информацию о геологии Марса.
Недавно НАСА экспериментировало с использованием лазеров вместо радиосвязи. Гораздо более высокие частоты, связанные с лазерной связью, потенциально могут обеспечить гораздо более высокую скорость связи. Демонстрация лунной лазерной связи в лунной атмосфере и исследовательской среде Dust Environment Explorer достигла скорости нисходящего канала 622 мегабита в секунду. Это на несколько порядков выше скорости, достижимой с помощью радиоволн.
Обновление относительно задержек:
скорость света определяет задержку для транспортных средств далеко за пределами Земли, таких как вездеходы на Марсе и корабль New Horizons на пути к Плутону. Время в пути в одну сторону между New Horizons и Землей составит около 4,5 часов, когда аппарат пролетит мимо Плутона. Команды должны быть отправлены как минимум за 4,5 часа, что составляет 9-часовую задержку между отправкой команды и получением ответа транспортного средства на команду.
Для транспортных средств на низкой околоземной орбите, таких как МКС и Хаббл, скорость света составляет лишь небольшую часть задержки связи. Посмотрите видео НАСА, где диспетчеры миссии разговаривают с астронавтами на борту МКС. Задержка составляет примерно четыре или пять секунд, даже для простых вопросов, таких как «Экипаж МКС, вы идете?» Время в пути в одну сторону между низкой околоземной орбитой (или поверхностью Земли) и геостационарной орбитой составляет около четверти секунды. Удвойте это, и вы получите полсекунды для задержки света туда и обратно.
Так откуда же взялись эти дополнительные четыре секунды или около того? Ответ заключается в том, что биты перемещаются внутри компьютеров и между ними. Диспетчер миссии: «Вы идете?» запрос оцифровывается, смешивается с другими сигналами для отправки на МКС и передается по наземным каналам связи в Уайт-Сэндс. Сигнал поступает в Уайт-Сэндс в наземном терминале НАСА, где он смешивается с другими сигналами, которые в конечном итоге будут отправлены на соответствующий спутник слежения и ретрансляции данных. Затем сигнал, созданный NGT, совершает короткий переход к наземному терминалу White Sands, который выполняет еще больше манипуляций с данными. Затем сигнал отправляется на антенну и передается на TDRS. Сигнал, поступающий на TDRS, приходится разбивать на составные части, другой компьютер за работой. Этот сигнал отправляется на МКС, где он проходит через еще один компьютер, прежде чем команда его услышит. Весь процесс меняется на обратный, когда команда отвечает: «Вперед!» к запросу.
Как сказал Дэвид, зонды обычно общаются по радио. Космические зонды дальнего действия часто несут параболическую антенну.
Параболическая параболическая антенна фокусирует сигнал в виде узкого конуса. По сравнению со стандартной проволочной антенной, которая передает сигнал равномерно во всех направлениях, тарелка гарантирует, что максимально возможная часть сигнала будет отправлена в направлении приемника.
Это дает максимально сильный радиосигнал при ограниченном бюджете мощности зонда.
Для космических зондов, которые не находятся на околоземной орбите, НАСА использует Сеть дальнего космоса (DSN): серию больших параболических антенн, предназначенных для приема очень слабых радиосигналов от далеких космических зондов. Они все еще могут общаться с зондами "Вояджер" на другом конце Солнечной системы.
Для наземных миссий на Марс марсоход или наземная станция часто связываются с орбитальным аппаратом. Орбитальный аппарат передает сигнал на Землю.
Когда вы используете параболическую антенну на Земле, вы можете сделать ее очень большой, чтобы собрать больше сигнала. Чем больше тарелка, тем слабее сигналы она может принимать.
В качестве последнего шага приемник на Земле очень чувствителен. Приемник часто охлаждают до очень низких температур, чтобы уменьшить шум.
В результате эта цепочка (передатчик с параболической антенной, чувствительный приемник с большой параболической антенной) может принимать передатчик мощностью 10 Вт на расстоянии 100 а.е.
Вы можете найти более подробную информацию в следующих связанных вопросах:
Связь с
операциями Voyager DSN
Хаббл находится достаточно близко, поэтому ему не нужен DSN. Он находится на низкой околоземной орбите, поэтому задержка не является проблемой. Для Марса задержка составляет порядка 15 минут. Для "Вояджера" это около 15 часов (в одну сторону).
TildalWave