Uzdāvini zvaigznes!
Kā nokļūt līdz observatorijai (Small)
ZINĀŠANAI:

Kosmiskie sakari (3587/2)


Publicēts: 18.06.2008

Kosmisko sakaru sākums datējams ar pirmo orbitālo lidaparātu. 1957.gada 4.oktobrī Sputnik no orbītas sāka pārraidit īsus signālus. Protams, šo 1 bitu garo informāciju ar piespiešanos var nosaukt par sakariem, tomēr tā nodeva konkrētu ziņu: "Es esmu orbītā". Tieši no šī notikuma var sākt atskaiti.

Tiesa, uzreiz nodalīsim divas lietas. Tuvie kosmiskie sakari, lidaparātiem, kas atrodas orbītās ap Zemi, un tālie kosmiskie sakari, tālāk par Zemes orbītu. Iemesls ir triviāls. Sakaru problēmas lielā mērā ir atkarīgas no attāluma. Piemēram, jaunākās optiskās tehnoloģijas, kas nodrošina 10 gigabitus sekundē no ģeostacionārā orbītā esoša objekta, dos nieka 100 bitus sekundē no Marsa un nepilnu bitu sekundē no Plutona. Tas gan nenozīmē, ka sakari ar Marsu ir ierobežoti ar 100 bitiem sekundē. Tālajiem sakariem izmanto dažādas viltības.

Zemes tuvumā sakari attīstijās ļoti dinamiski. Praktiski visi kosmiskie lidaparāti, sākot ar pirmajiem, ir aprīkoti ar radiosakariem. Tie nodrošina telemetrijas datu pārraidi, komandu nodošanu, balss un televīzijas sakarus. 1962.gadā orbītā tiek novietota pirmā saules observatorija OSO-1. 1963.gadā sāk darboties pirmais sakaru pavadonis. 1965.gadā Intelsat paceļ ģeostacionārajā orbītā pirmo komerciālo sakaru pavadoni Intelsat-1. Šobrīd orbītās ap Zemi atrodas apmēram 2500 pavadoņi. Ievērojama daļa no tiem ir tieši sakaru pavadoņi. Atsevišķus raidītājus (transponderus) būs grūti saskaitīt.

Ārpus Zemes orbītas ir devušies gana daudz lidaparātu. Uz Marsu vien jau ir organizētas tuvu pie 40 misijām. Praktiski visas tālā kosmosa misijas ar komunikācijām nodrošina DSN (Deep Space Network). Padomju Savienībai / Krievijai, protams, ir savi risinājumi. Arī Japāna cenšas pati uzturēt sakarus ar savām tālā kosmosa zondēm, taču izmanto arī DSN pakalpojumus. DSN ir antenu tīkls dažādās vietās uz Zemes, tāpēc uzturēt sakarus var ja ne 24 stundas dienā, tad bieži vien tuvu tam. Antenu izmēri un jūtība ir dažāda. No salīdzinoši nelielām antenām līdz pat 70 metrīgiem monstriem. DSN pastāv jau 50 gadus un visu laiku tiek modernizēts un paplašināts. Tālo kosmisko misiju skaits aug un datu apjoms aug vēl straujāk. Tiek lēsts, ka nākamo 5 gadu laikā tas dubultosies.

Visas misijas, protams, nevaram apskatīt. Aplūkosim dažas. Pirms tam vēl piebildīšu, ka kosmiskie lidaparāti parasti ir aprīkoti ar vairākiem, dažādiem raidītājiem un uztvērējiem. To iespējas arīdzan ir dažādas.

Voyager

Voyager ir viena no visu laiku sekmīgākajām kosmiskajām programmām. Komandas Voyager lidaparatiem tiek nodotas ar ātrumu 16 bps (biti sekundē), telemetrija tiek atgriezta ar ātrumu 160 bps. Datu pārraide uz Zemi notiek pa ātrgaitas komunikācijām. Izmantojot dažādas tehniskas viltības Voyager maksimālais datu pārraides ātrums tika sasniegts 1979.gadā, kad tas lidoja garām Jupiteram. Dati tika pārraidīti ar ātrumu 115 kbps. Pie Saturna maksimums bija 44 kbps, pie Urāna 30 kbps, pie Neptūna 21 kbps. Patlaban datus var saņemt ar ātrumu 1400 bps. Taču drīzumā šo ātrumu vairs nevarēs nodrošināt pat ar vislielākajām DSN antenām un tas tiks samazināts līdz 600 bps. Šodien tas varbūt izklausās šokējoši maz. Taču ņemsim vērā, ka tehnoloģija ir no 70tajiem, strādājusi nonstopā jau 30 gadus, un pārraides tiek veiktas no Saules sistēmas nomales. Kopumā tas nav traucējis 30 gadu laikā nosūtīt atpakaļ uz Zemi 5 triljonus bitu. Voyager raidītāja jauda ir nieka 20 vati. Āķis slēpjas Deep Space Network uztverošajā sistēmā uz Zemes. Šobrīd tā uztver Voyager signālus, kuru jauda ir tikai 10-16 vati! Tiek prognozēts, ka vēl ap 2050-2060 gadu DSN 34 metru antena spēs uztvert Voyager signālus ar ātrumu 40 bps.

Cassini

Cassini tehnoloģiski ir krietni modernāks par Voyager. Tai skaitā komunikācijas. Attiecībā uz komandām un telemetriju drošība joprojām ir pirmajā vietā. Komandas var tikt nodotas ar ātrumu 7-500 bps, telemetrija 5-14220 bps. Datu pārraides ātrums līdz 248 kbps, kas no Saturna orbītas ir ievērojami vairāk nekā iespēja Voyager. (Nav īsti pārliecības, ka no Saturna orbītas dati tiek pārraidīti ar maksimālo ātrumu (iespējams tie ir tikai 166 kbps). Atsevišķi ir vērts atzīmēt Cassini sakarus ar Huygens zondi. Tie darbojās ar ātrumu 8192 bps.

MRO (Mars Reconnaissance Orbiter)

MRO ir izrāviens komunikāciju jomā. MRO komunikācijas ir veidotas tā, lai pat visnelabvēlīgākajos apstākļos (Mars tālu otrpus Saulei) datu pārraides varētu veikt ar vismaz 500 kbps. Savukārt vislabvēlīgākajos apstākļos (kad Mars vistuvāk) datu pārraides ātrums var sasniegt 6 mbps (no Marsa!). Pirmajos divos gados MRO ir nogādājis uz Zemi apmēram 4 terabaitus datu (ņemot vērā, ka MRO apmēram trešdaļu no visa laika pavada Marsa ēnā, kad komunikācijas ar Zemi nav iespējamas). Bez tiešajiem pienākumiem gan Odyssey, gan MRO izpilda arī retranslatoru funkcijas citām uz Marsa virsmas esošām zondēm.

MER (Mars Exploration Rover)

Gan Spirit, gan Opportunity ir iespēja patstāvīgi komunicēt ar Zemi. Taču šie sakari ir salīdzinoši ļoti lēni. Ap 10 kbps vislabvēlīgākajā gadījumā. Vairumā gadījumu sliktāk un vēl sliktāk. Savukārt ar Odyssey un MRO MER spēj sazināties ar ātrumu 256 kbps. Turklāt, šie pavadoņi spēj uzkrāt datus no MER un noraidīt uz Zemi vēlāk, kad ir iespējams. Ar Odyssey sākotnēji maksimālais ātrums bija ierobežots ar 128kbps. Laika gaitā sakari tika uzlaboti līdz 256 kbps. Līdzīgi darbojas arī Phoenix zonde.

Nākotnes idejas

Sakarā ar to, ka Marsa misiju kļūst arvien vairāk un izskatās ka mazāk nekļūs, ir bijuši vairāki priekšlikumi pastāvīga sakaru kanāla izveidošanai ar Marsu. 2009.gadā bija plānots palaist MTO (Mars Telecommunications Orbiter). Diemžēl šo projektu pārtrauca. Žēl. Tas būtu bijis interesants pasākums. Pirmais tikai sakariem paredzētais tālā kosmosa lidaparāts. To bija plānots apgādāt ar optisko sakaru iekārtu, Mars Laser Communication Demonstration (MLCD). Prognozētais sakaru ātrums 1 mbps tālajā galā un 10 mpbs (iespējams līdz 30 mbps) kad Mars atrodas tuvāk Zemei. Kāds cits priekšlikums, Mars Relay Network, paredz novietot Marsa orbītā 6 sakaru pavadoņus, lai no jebkura punkta uz Marsa virsmas 7x24 režīmā būtu sakari ar Zemi. Ir bijuši arī priekšlikumi šo sakaru tīklu aprīkot ar... ne vairāk ne mazāk kā TCP/IP.

Nav jau arī tas nekāds pārsteigums. Plānotajai Mēness bāzei datu kanāla prasības grozās ap gigabitu. Un pašā bāzē ir plānots ierīkot parastu 802.16 bezvadu tīklu, plašāk pazīstamu ar vārdu WiMAX.

Patiesībā šī nav pat aisberga redzamā daļa kosmisko sakaru pasaulē. Ja kādu šis raksts pamanījās ieintresēt, varu ieteikt palasīties šo resursu.

Rakstu sagatavoja cydonia (Ints Ķešāns)

Komentāri

  1. since tieši 21.10.2008 domāja šādi:

    es nesapratu par to marsu bet nu nekas
    tā jau ļoti interesanti
    bet vai varat pateikt cik Marss ir tuvu Zemei??

  2. cydonia tieši 21.10.2008 domāja šādi:

    >since
    gan zeme, gan mars kustas pa nedaudz eliptikām orbītām, tāpēc ļoti precīzs cipars rēķināms katru reizi atsevišķi. turklāt kustas ar atšķirīgiem ātrumiem. mars apriņķo sauli gandrīz divas reizes lēnāk nekā zeme. tāpēc tuvākais punkts kādā mars var atrasties no zemes ir apmēram 35 miljoni km un tālākais attiecīgi apmēram 380 miljoni km.






Atļauts izmantot: <b><i><br>Manas domas:


SEKOJIET MUMS
NENOKAVĒ!
MĒNESS FĀZE