Питання та відповіді про зв'язки і техніки у космосі. Частина 2

Ми продовжуємо розповідь про зв'язок, пристосунки і комунікаціях в космосі: першої частини ми вивчали, як космонавти виходять в мережу на МКС, які гаджети використовують в роботі, на відпочинку і в спілкуванні з друзями та родиною і як поміняти орієнтацію екрану iPad в умовах невагомості.

У цій частині обговоримо нову партію питань: чому у важких космічних умовах земним гаджетів не місце і що думають НАСА і Роскосмос з приводу міжпланетного інтернету.


/ Flickr / trilobite1985 / CC

Можна використовувати технічне обладнання у відкритому космосі і на інших планетах?
В умовах МКС багато гаджетів, але вони досить часто ламаються, наприклад, одна з найпоширеніших проблем — поломка екранів, що пов'язано з великим тиском або просто занадто тривалою роботою.

В умовах відкритого космосу на техніку буде впливати набагато більше факторовтому при розробці такого обладнання слід продумати захист від радіації, надійність (довговічність) і систему охолодження.

Більш високий рівень радіації в космосі з часом призведе до пошкодження інтегральної схеми. Крім того, під час сонячних бурь електромагнітне поле планети іноді відбиває випромінювання. Звичайна техніка споживчого класу навряд чи переживе такий вплив без поломок.

І на Місяці звичайне земне обладнання буде піддаватися впливу космічної та сонячної радіації і не зможе нормально функціонувати, считает користувач Quora, посилаючись на матеріал НАСА. Навіть дуже надійні годинник Omega Speedmaster, які за згодою НАСА надаються всім астронавтам, не пережили прогулянку на Місяці. Під час другого виходу на поверхню один з кристалів годин зламався і астронавтові Дейву Скотту (Dave Scott) довелося надіти свої запасні годинник Bulova. Справжня причина поломки невідома (це могла бути просто випадковість), але це ще раз доводить, що не всяке земне пристрій витримає перебування в космосі.

Але безумовно, розроблене спеціально для дослідження космосу обладнання може витримувати і більш суворі умови. Щорічно в рамках програми Innovative Advanced Concepts НАСА відбирає перспективні проекты.

У 2014 році отримав підтримку в тому числі і Стівен Олесон (Steven Oleson) з дослідницького центру НАСА в Клівленді. Він вважає, що унікальні вуглеводневі озера на супутнику Сатурна Титані необхідно досліджувати з допомогою «підводного» човни, так як саме цікаве може ховатися на глибині. Але в порівнянні з земними підводними човнами в апарата на Титані буде принаймні одна перевага — йому не доведеться спливати на поверхню для виходу на зв'язок, так як на відміну від води, вуглеводень пропускає радіохвилі. Надіслати таку човен на Титан планують 2040х роках.

У 2016 році серед відібраних проектів є ще кілька апаратів, здатних ефективно працювати в космосі. Наприклад, багатофункціональний планетарний зонд легкої ваги для екстремальних умов розвідки та локомоції (Джавід Бэйандором (Javid Bayandor) з політехнічного інституту Вірджинії) і потужний дослідницький зонд для використання на Венері (Ратнакакумар Бугга (Ratnakumar Bugga) з лабораторії НАСА в Пасадені). Повний список всіх профінансованих проектів можна подивитися тут.


/ Flickr / Ryan Somma / CC

Існує міжпланетний інтернет?
Система міжпланетної зв'язку налагоджена: наприклад, за 2013 рік ми отримали близько 25 Тб даних з одного з супутників на орбіті Марса (MRO). Але швидкість передачі даних становить 5,2 Мб/с, тому відправка наукової інформації займає 7,5 годин, а одного знімка з камери HiRISE — 1,5 години. Що, в принципі, за космічними мірками не так уже й погано. (Див. пункт «Data Dilemma» в джерело). Але як відомо, немає межі досконалості.

Російська сторона проводила випробування системи лазерного зв'язку (СЛС) для передачі даних з Землі на Російський сегмент МКС і назад ще в 2012 році. Система складалася з бортового терміналу лазерного зв'язку (БТЛС) на МКС і наземного лазерного терміналу (НЛТ) на станції «Шаянська» на Північному Кавказі.

Вдалося досягти швидкості в 125 Мб/с і передати 2,8 Гбайт даних. Однак про результати дослідження і планованому другому етапі нічого невідомо: дані або були засекречені, або проведення експерименту було призупинено, вважають автори КосмоБлога. (Детальніше про системи лазерного зв'язку читайте тут у розділі «Експерименти щодо здійснення космічної лазерного зв'язку»).

Можливо саме з цієї причини в мережі набагато менше матеріалів про російських розробках і дослідженнях, особливо в галузі зв'язку в космосі. Але, можливо, Роскосмос ставить перед собою інші пріоритетні завдання (зі списком яких можна ознайомитися здесь). До речі, розвиток міжзоряного зв'язку значиться там тільки в розділі «Віддалені перспективи космонавтики».

У 2013 році було проведено успішні испытания системи двосторонньої лазерного зв'язку Lunar Laser Communication Demonstration (LLCD) на місяці. Дані передаються за допомогою короткоімпульсних лазера і супутників. На наземній станції в Нью-Мексико знаходяться 4 телескопа, кожен з яких передає зашифровані дані інфрачервоними імпульсами. Супутник на місячній орбіті приймає сигнали і передає їх на Місяць за допомогою оптичних і електричних імпульсів.

При цьому вченим НАСА вдалося 4800 разів збільшити швидкість передачі даних у порівнянні з попереднім аналогічним проектом) – вона становила 622 Мбіт/сек. Швидкість зворотного сигналу з наземної станції склала 20 Мбіт/с, що теж зовсім непогано, враховуючи відстань, на якій знаходиться апарат – 385 000 км від поверхні Землі. Ця технологія дозволила збільшити якість переданих знімків і 3D-трансляцій з відкритого космосу, незалежно від погодних умов.

Успіх лазерної технології сприяв розвитку досліджень про можливості зв'язку у відкритому космосі. Так, команда НАСА планує вже до кінця 2017 року виготовити і повністю протестувати прототип пристрою лазерного зв'язку, який буде використаний в місії Discovery в 2020 році.

Система оптичного зв'язку в глибокому космосі DSOC зможе функціонувати від близьких до Землі астероїдів до Юпітера, швидкість передачі даних з відстані 63 млн кілометрів (з Марса) складе 250 Мб/с, а вага апарату складає всього 25 кг при потужності 75 Вт. Вага сьогоднішньої системи на Місячному орбітальному зонді — 60 кг при потужності в 120 Вт. (Див. пункт «Lasers to deep space and beyond» источнике).

Передача даних сьогодні здійснюється і на ще більших відстанях: так, Вояджеры, запущені ще в 1977 році, продовжують надсилати знімки на Землю, знаходячись від неї на відстані 193 мільярди кілометрів. Отримання цих сигналів можливо завдяки мережі далекого космічного зв'язку НАСА (DSN). Але сучасні технології виведуть обмін даними між об'єктами в космосі на зовсім інший рівень: можливо, швидкість з'єднання стане насправді космічної і ми зможемо отримати онлайн-доступ до камер на марсоходах та апаратах, які досліджують інші планети.

Про що ще ми пишемо в першому блозі про корпоративному IaaS:


І в нашому блозі на Хабре:


Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.