Ман боварӣ дорам, ки бисёре аз шумо дар бораи охирин шунидаед ё хондаед Ба Миррих фуруд омадани суботкорона, ва дере нагузашта сайёраи Сурх аллакай Умеди Араб ва «Тянвен-1»-и Хитойро интизор аст. Ман ҳайронам, ки ҳамаи ин зондҳо маълумотҳои тадқиқоти худро ба Замин чӣ гуна интиқол медиҳанд? Имруз масъалаи алокаи кайхонй мухокима карда мешавад.
Парвозхо ба дигар сайёрахо хамеша орзуи инсоният буд. Дар ин мавзуъ бисьёр фильмхои бадей ва хуччатй ба навор гирифта шудаанд, ки онхо кариб муфассал накл мекунанд, ки худи процесси парвоз чй тавр мегузарад, аъзоёни экипаж чй гуна хис мекунанд ва ё хис мекунанд, дар чунин шароит чй бояд кард.
Ба карибй тамоми ахли олам бо шавку завк тамошо кард, ки киштии «Посверанс» ба сатхи сайёраи Сурх фуруд омад ва пас аз фуруд аввалин суратхо гирифт. Мо аллакай аксҳои аввалин аз ровер дорем, ки ба шумо хотиррасон мекунам, ки 18 феврали соли 2021 ба Миррих фуруд омадаанд ва инчунин акси аввалини худи дастгоҳ.
Инхо суратхои техникй, ки фавран баъди фуруд омадан гирифта шудаанд, суратхои чарххо, инчунин сурати худи ровер хангоми фуруд, ки ба воситаи камерахои дар модули ракета гузошташуда гирифта шудаанд.
Аммо ман ҳамеша фикр мекардам, ки чӣ гуна онҳо тавонистанд ба Замин ин қадар зуд пайваст шаванд ва наворҳоро интиқол диҳанд? Ман ҳайрон будам, ки оё ин ҳақиқат аст ё фантастика? Имрӯз ман кӯшиш мекунам, ки андешаҳои худро дар ин мавзӯъ мубодила кунам.
Ҳамчунин хонед: Устод ва заковат дар Миррих чӣ кор хоҳанд кард?
Миррих то чӣ андоза дур аст ва ин чӣ маъно дорад?
Хотиррасон мекунам, ки Миррих вобаста ба мавсим, аз Замин тахминан 55 то 401 миллион километр дур аст. Дар ин чо хама чиз ба тасодуфи мадорхои гардиш, аз чумла дар атрофи Офтоб вобаста аст. Ва азбаски зудтарин шакли муошират мавҷҳои электромагнитӣ аст, вақти фиристодани маълумот ба сайёраи Сурх бо суръати рӯшноӣ муайян хоҳад шуд. Яъне, агар мо хоҳем, ки ба чунин ровер ё зонд фармон фиристем ё маълумот гирем, мо бояд каме интизор шавем.
Мошинҳо наметавонанд ба таъхирҳои сигнал ҳамон тавре ки одамон таъсир мерасонанд, таъсир расонанд, бинобар ин таъхир метавонад то 60 мс бошад. Ва дар ин муддат радиосигнал кариб 18 хазор километрро тай мекунад. Дар мавриди мошинҳои кайҳонӣ, тарафи манфии ин падида имконнопазирии идоракунии онҳо дар вақти воқеӣ аст. Ягона чизе, ки боқӣ мондааст, гузариш ба амалиёти худмухторӣ аст ва ин ба худи Персверанс ва эҳтимол ҳатто бештар ба чархболи Ingenuity дахл дорад, ки бояд дар тӯли чанд даҳ рӯзи оянда рисолати 000-рӯзаи худро оғоз кунад. Яъне аз сатхи Миррих мо сигналеро бо таъхири зиёд мегирем, аммо дастгоххои муосир онро кариб кам кардаанд. Оре, вай моро аз имкони-яти идора кардани дастгоххо аз Замин махрум кард, вале вай ба инкишофи боз хам бештар автоматикунонии ин гуна аппаратхо таконе дод.
Ҳамчунин хонед: Беҳтарин 10 далел дар бораи сӯрохиҳои азими сиёҳ, ки соли 2020 кашф шудаанд
Алокаи бевоситаи байни Замин ва миссияҳое, ки дар Миррих амал мекунанд, чӣ гуна аст
Ман боварӣ дорам, ки ин савол тақрибан барои ҳама, ки миссияҳои шабеҳро пайравӣ мекунанд, ҷолиб аст. Ҳамин тавр, барои ин як шабакаи радиотелескопҳо бо номи Шабакаи Deep Space (DSN) таъсис дода шуд, ки як қисми сохтори боз ҳам калонтаре бо номи SCaN (Space Communication and Navigation) мебошад.
Ин марказ хамаи передатчикхо ва приёмникхоеро, ки дар руи Замин барои алока бо киштихои кайхонй ва кайхоннавардон дар кайхон истифода мешаванд, пайваст мекунад. DSN аз ҷониби лабораторияи реактивии NASA назорат карда мешавад.
Радиотелескопҳо, ки диаметри калонтарини онҳо то 70 метр аст, дар наздикии Мадриди Испания, Канберраи Австралия ва Голдстоун дар биёбони Моҷавеи Иёлоти Муттаҳида ҷойгир шудаанд. Ин тартиб дар нуктахои гуногуни сатхи Замин хавфи катъ шудани алокаро кам карда, имкон медихад, ки суръати кабул ва интиқоли сигнал зиёд карда шавад.
Ҷолиб он аст, ки Чин барои мустақил шудан аз шабакаҳои дигар, радиотелескопи худро, ки тақрибан 70 метр аст, сохтааст, ки бо он бо Тянвен-1 робита мекунад. Дар байни дигарон, аввалин расмҳои сайёра аз ин мадор гирифта шудаанд.
Ҳамчунин хонед: Чӣ ба мо барои мустамлика кардани Миррих монеъ шуда метавонад?
Байни баромад ва қувваи сигнали қабулшуда фарқияти калон вуҷуд дорад
Акнун биёед ба имкониятҳои техникии ин интиқолдиҳандаҳо гузарем. Дар ин ҷо бисёр чизҳои ҷолиб низ мавҷуданд. Ҳамин тариқ, мо медонем, ки интиқолдиҳандаҳои дар ин мавҷгирҳо насбшуда ва ба объектҳои кайҳонӣ нигаронидашуда аз 20 кВт дар диапазони X (басомадҳо аз 8 то тақрибан 12 ГГц) то 400 кВт қудрат доранд (аммо бояд дар хотир дошт, ки истифодаи қувваи барқ зиёда аз 100 кВт вобаста ба таркиби ҳаво ва идоракунии трафик) дар банди S (басомадҳо аз 2 то 4 ГГц, яъне ба Wi-Fi-и хонагӣ ё баъзе шабакаҳои мобилӣ монанд) ислоҳотро талаб мекунад. Барои муқоиса, қудрати пурқувваттарин интиқолдиҳандаҳои пойгоҳи 5G 120 ватт аст, аммо он одатан хеле пасттар аст ва чӯб назар ба интиқол ба киштиҳои кайҳонӣ ба таври дигар ташаккул меёбад.
Ҳангоми қабули сигнал, антеннаҳои калонтарини шабакаи DSN қодиранд, ки чӯберо бо қудрати 10-18 Вт гиранд. Чунин қудрат, масалан, дорои сигнали Voyager 2. Сигналҳои аз Миррих низ тақрибан ба ҳамин тартиб аст, бо назардошти масофа ва захираҳои энергетикии маҳдуди зондҳо.
Дар Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) барои ҳар як диапазони X ду пуркунандаи сигнали 100-ватт мавҷуд аст ва дар сурати ноком шудани яке аз онҳо як нусхаи эҳтиётӣ. Он инчунин дорои як интиқолдиҳандаи таҷрибавӣ, ки дар банди Ка (басомадҳо дар диапазони 26-40 ГГц) кор мекунад, ки бо 35 ватт интиқол медиҳад, аммо танҳо барои мақсадҳои санҷиш.
Саҳифаи DSN равшан нишон медихад, ки маълумот ба кй ва аз кй хозир фиристода ё кабул карда мешавад. Дар байни чизҳои дигар, пас аз пахш кардани миёнабур, ки миссияро нишон медиҳад, мо метавонем маълумоти иловагиро бубинем. Ровери Perseverance барои кӯтоҳ M20 номида мешавад ва маълумот асосан аз MRO меояд.
Ҳамчунин хонед: Фазо дар компютери шумо: 5 беҳтарин барномаҳо барои астрономия
Хар кадар ба фазо дуртар равад, сигнал хамон кадар сусттар мешавад
DSN инчунин бо дигар зондҳо муошират мекунад, аммо шумо медонед, ки онҳо аз Замин чӣ қадар дур бошанд, суръати маълумот ҳамон қадар сусттар мешавад. Инчунин бисьёр чиз ба кувваи передатчик дар киштии фалакпаймо вобаста аст. Voyager 1, ки дуртарин аз Замин аст, маълумотро бо суръати 160 бит / сония интиқол медиҳад, танҳо нисбат ба модемҳои аввали солҳои 1950 каме тезтар. Барои кушодани вебсайт root-nation.com бо ин матн аз чунин дур, шумо бояд беш аз як рӯз интизор шавед.
Дар навбати худ, сигнале, ки аз Замин ба зонд мерасад, хеле пурқувваттар аст, аммо антеннаи Voyager 1 ҳамагӣ 3,7 метр аст, ки ин, албатта, қабули сигналро назар ба антеннаи 70-метра хеле заифтар мекунад.
Ҳамчунин хонед: Parker Solar Probe тарафи шабонаи Зуҳраро нишон дод
Зонд ё ровери Миррих дар давоми миссияи худ чӣ қадар маълумот интиқол медиҳад?
Миссияҳои Миррих одатан ду соли асосӣ ва давомнокии рисолати дарозро дар бар мегиранд ва метавонанд беш аз даҳ сол давом кунанд. Зондҳо ва асбобҳое, ки мушоҳидаҳои визуалӣ анҷом медиҳанд, фарохмаҷрои бештарро талаб мекунанд, зеро аксҳо ҳадди аққал мегабайтҳои маълумот мебошанд. Сигнал метавонад маълумоти бештари рақамиро дошта бошад, ки ченакҳои дигар, параметрҳои атмосфера, майдони магнитӣ, ҳарорат ва ғайраро тавсиф мекунанд. Аз ин рӯ, вақт ба манфиати озмоишҳои кайҳон аст. Онҳо хеле зуд пахш намекунанд, аммо ин корро солҳо давом медиҳанд.
Дастгоҳи Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), ки аз соли 2005 инҷониб ба аксбардории Миррих машғул аст, аллакай беш аз 50 000 мадори атрофи сайёра ва беш аз 90 000 акси 99 дарсади сатҳи сайёраро фаро гирифтааст (то соли 2017). Илова бар ин, он пахш ва тасвирҳоро аз роверҳои Миррих интиқол медиҳад. Масалан, Curiosity аллакай қариб як миллион аксҳои хом гирифтааст (на ҳама ба расмҳое табдил ёфтанд, ки мо онҳоро ба ҳайрат меорем). Ҳаҷми маълумот дар рӯи замин аз MRO ба 0,5 петабайт наздик мешавад (маълумоти тахминӣ дар аввали соли 2021).
Аммо, MRO як рисолати ба акс ва маълумот нигаронидашуда мебошад. Барои муқоиса, зонди Кассини, ки чанд сол боз Сатурн ва моҳҳои онро меомӯзад, ҳамагӣ 635 ГБ маълумотро ба Замин баргардонд, ки 453 000 аксро дар бар мегирад. Дар навбати худ, ровер Opportunity, ки дар тӯли 15 сол дар атрофи Миррих сайру гашт кард, то соли 2018 беш аз 225 000 аксро ба Замин баргардонд (даме пас аз он ки мо тамосро бо он абадӣ аз даст додем).
Микдори маълумоте, ки ба Миррих фиристода мешавад, хеле кам аст. Азбаски инҳо асосан фармонҳо ва тасдиқи иҷрои онҳо ё ислоҳи нармафзор мебошанд (ки аз ҳама муҳиманд), барои интиқоли онҳо ҳатто интиқолдиҳандаҳои хеле пурқувватро талаб намекунанд.
Ҳамчунин хонед: Маълум шуд, ки оксигени атмосфераи Замин кай тамом мешавад
Зонд ё ровер чӣ гуна бо Замин «сӯҳбат» мекунад?
Мо аллакай медонем, ки маълумот аз Миррих дар Замин чӣ гуна қабул карда мешавад, аммо иртибот аз дастгоҳҳои сайёраи Сурх чӣ гуна оғоз мешавад? Зондхое, ки дар мадор мебошанд, барои бо Замин алока кардан ва фиристодани микдори зиёди маълумот шароити мусоидтар доранд. Барои ин гуна иртибот, аз ҳама бештар зикршудаи X-банд истифода мешавад.Ровери Perseverance, ба монанди Curiosity, барои муошират дар ин банд ду интиқолдиҳанда (кам ва баланд) кор мекунад.
Бо ёрии онҳо, ровер метавонад мустақилона ба хона "занг" кунад, аммо суръати интиқоли маълумот аз интиқолдиҳандаи пуриқтидор ҳадди аксар 800 бит / сонияро ташкил медиҳад, ки сигнал тавассути мавҷгири 70-метра ва ё 160 бит / сония ҳангоми 34 метр аст. антенна. Интиқолдиҳандаи камқувват танҳо як чораи охирин аст, зеро он танҳо як канали 10-бит барои интиқол ва канали 30-бит барои қабули маълумот дорад.
Аз ин рӯ, имрӯз роверҳои Curiosity ва Perserance одатан аввал дар диапазони UHF ба "стансияи базавӣ" -и худ дар мадори Миррих пайваст мешаванд - зондҳо, ки антеннаҳои интиқолдиҳандаи хеле калон доранд. Барои ин MRO, MAVEN (Mars Atmospheric and Volatile EvolutioN), Mars Odyssey ва European Mars Express ва TGO (Trace Gas Orbiter) истифода мешаванд. Онҳо шабакаеро бо номи MRN (Relay Network Mars) ташкил медиҳанд.
Пеш аз таъсиси чунин шабакаи реле, киштиҳои кайҳонӣ ба монанди Викинг 1 ва 2 бояд ба мадорҳои ҳамроҳ такя мекарданд. Барои алокаи бевосита бо Замин 20 Вт передатчик ва диапазони S истифода мешуданд, алока дар басомади 381 МГц (бачаи UHF) ба мисли роверсхои имруза сурат гирифт.
Ҳамчунин хонед: Crew Dragon ягона нест: кадом киштиҳо дар солҳои наздик ба коинот мебароянд
Суръати максималии алоқаи Миррих ва Замин чанд аст?
Дар ин ҷо нозукиҳои зиёде мавҷуданд. Ҳамин тавр, Perserance аввал тасвирҳо ва дигар маълумотҳоро ба зондҳои мадор бо суръати 400 МГс бо истифода аз мавҷгири дар қафои ровер, дар паҳлӯи экрани генератори термоэлектрикии радиоизотопӣ мефиристад. Дараҷаи интиқоли хати алоқа аз рӯи замин то мадори сайёраи Сурх то 2 Мбит/с аст. Самаранокии пайвастшавӣ бо мадори Миррих ба дурии он аз Замин вобаста аст ва ин, чунон ки шумо медонед, хеле гуногун аст.
Суръати максималии пайвастшавӣ аз 500 кбит / сония, вақте ки Миррих аз Замин дуртар аст, то беш аз 3 Мбит / сония, вақте ки Миррих ба сайёраи мо наздиктар аст, фарқ мекунад. Одатан мавҷгирҳои 34м DSN барои тақрибан 8 соат дар як рӯз истифода мешаванд. Аммо ин маънои онро надорад, ки интиқол ҳамеша бо суръати максималӣ аст, ки аз маълумоти мавҷгирҳои DSN дида мешавад.
Дар байни Замин ва аппаратхое, ки дар сатхи Миррих вокеъ гардидаанд, аз зондхое, ки дар мадори сайёра мебошанд, инчунин барои мукаррар намудани алокаи бевосита имконият мавчуд аст. Аммо ин гуна пайвастҳоро танҳо дар ҳолатҳои фавқулодда ё фиристодани фармонҳои оддии идора кардан мумкин аст. Чунин махдудиятхо аз он сабаб ба амал омадаанд, ки микдори гузарон-дани сигнал ба Миррих аз мадори сайёра назар ба вакти бевосита аз Замин ба сатхи Миррих гузарондани он 3—4 баробар зиёд аст. Антеннаҳое, ки дар диапазони X кор мекунанд, барои чунин алоқа ҳам дар рӯи замин ва ҳам дар ровер истифода мешаванд.
Аммо дар муошират низ монеаҳое ҳастанд, ки мо имрӯз ба онҳо таъсир расонида наметавонем. Сабаби онҳо Офтоб аст. Худи Офтоб метавонад ба интиқоли маълумотҳо аз зондҳо, ки аз наздикии он мегузаранд, халал расонад, зеро сайёраи Сурх баъзан аз мо пинҳон мешавад. Ва азбаски мо дар системаи офтобӣ то ҳол шабакаи мукаммали иртиботӣ надорем, Миррих тақрибан 10 рӯзро дар ҳар ду сол аз диски офтобӣ мегузарад. Маҳз дар ин давра алоқа бо роверҳо ва зондҳо тамоман нест.
Баъзан роҳи дигаре нест, шумо бояд сахт меҳнат кунед ва маълумотро рӯзҳо ва ҳатто моҳҳо интизор шавед
Хушбахтона, дар мавриди парвозҳои Миррих, олимон то ҳол чунин мушкилот надоштанд. Аммо агар касе аз шумо озмоиши Галилейи солҳои 1990-ро дар хотир дошта бошад, шумо медонед, ки он вақт дар идоракунии замин мушкилоти калон вуҷуд дошт. Антеннаи интиқолдиҳандаи зонд танҳо қисман ҷойгир карда шуд, аз ин рӯ он натавонист ба фарохмаҷрои пешбинишудаи 134 кбит/с ноил шавад. Ба олимон лозим омад, ки усулҳои нави фишурдани маълумотро таҳия кунанд, то иртиботро бо зонд гум накунанд. Онҳо тавонистанд иҷрои мавҷгири дуюми камдаромадро аз 8-16 бит (бале, бит дар як сония) то 160 бит/с ва сипас тақрибан то 1 кбит/с зиёд кунанд. Он ҳанӯз хеле кам буд, аммо барои наҷот додани миссия кофӣ буд.
Аз тарафи дигар, киштихои кайхонии хеле дур бояд бо антеннахои хеле пуриктидори интиқолдиҳанда ва манбаъҳои барқ таъмин карда шаванд, зеро интиқол вақти зиёдро мегирад. Аз зонди New Horizons, ки мавҷгири интиқолдиҳандаи он 12 Вт қудрат дорад, пас аз парвозаш дар наздикии Плутон, олимон моҳҳо интизори маҷмӯи пурраи маълумоти интиқолшуда буданд.
Оё ин мушкилотро ҳал кардан мумкин аст? Бале, ин имконпазир аст, аммо барои ин мо бояд шабакаҳои алоқаро дар тамоми системаи офтобӣ созем, аммо ин вақти зиёдро талаб мекунад ва албатта, инфузияҳои бузурги молиявӣ.
Мо минбаъд чӣ интизор шуда метавонем?
Боварй дорам, ки моро аз сатхи Миррих ва берун аз он бисьёр маълумоти ачоиб интизоранд. Инсоният саъй дорад, ки аз Замин берун ояд ва сайёраҳои дур ва дигар системаҳои офтобиро кашф кунад. Шояд пас аз чанд даҳсола ин мақолаи ман мактаббачагонро дар Миррих ё дар ҷое дар Алфа Сентаврӣ танҳо табассум кунад. Шояд дар он вакт инсоният ба дигар сайёрахо ба осонй ва оддй парвоз кунад, ки мо хозир аз Киев ба Нью-Йорк меравем. Ман ба як чиз боварй дорам, майлу хохиши инсониятро ба тадкики кайхон боздоштан мумкин нест!
Инчунин ҷолиб: