Sebut angkasa luar: bagaimana NASA mempercepat komunikasi antarplanet

“Hampir tidak ada tempat untuk meningkatkan teknologi yang beroperasi pada frekuensi radio. Solusi sederhana berakhir di sana. "

Pada 26 November 2018 pukul 22.53 waktu Moskow, NASA melakukannya lagi - penyelidikan InSight berhasil mendarat di permukaan Mars setelah memasuki manuver atmosfer, keturunan dan pendaratan, yang kemudian dijuluki "enam setengah menit horor". Deskripsi yang sesuai, karena para insinyur NASA tidak dapat segera mengetahui apakah satelit antariksa itu berhasil duduk di permukaan planet, karena penundaan sementara dalam komunikasi antara Bumi dan Mars, yang berjumlah sekitar 8,1 menit. Selama jendela ini, InSight tidak dapat mengandalkan antena yang lebih modern dan kuat - semuanya tergantung pada komunikasi UHF kuno (metode ini telah lama digunakan di mana-mana, dari penyiaran dan walkie-talkie ke perangkat Bluetooth).

Akibatnya, data InSight kritis dikirim pada gelombang radio dengan frekuensi 401.586 MHz ke dua satelit, Kubsat , WALL-E dan EVE, yang kemudian mentransmisikan data pada kecepatan 8 Kbps hingga 70 meter antena yang terletak di Bumi. Cubs diluncurkan dengan roket yang sama dengan InSight, dan mereka menemaninya dalam perjalanan ke Mars untuk mengamati pendaratan dan segera mengirimkan data ke rumah. Kapal orbital Mars lainnya, misalnya, satelit pengintaian Mars (MRS), berada dalam posisi yang tidak nyaman dan pada awalnya tidak dapat memberikan pesan real-time dengan pendarat. Bukan untuk mengatakan bahwa seluruh pendaratan tergantung pada dua Kubsats eksperimental masing-masing ukuran koper, tetapi MPC dapat mengirimkan data dari InSight hanya setelah menunggu lebih lama.

Pendaratan InSight sebenarnya menguji seluruh arsitektur komunikasi NASA, the Mars Network. Sinyal dari modul pendaratan InSight yang ditransmisikan ke satelit yang mengorbit akan mencapai Bumi, bahkan jika satelit gagal. WALL-E dan EVE diperlukan untuk transfer informasi instan, dan mereka mengatasinya. Jika Kubsats ini tidak berhasil karena suatu alasan, IFA siap memainkan peran mereka. Masing-masing dari mereka bekerja sebagai simpul dalam jaringan yang mirip dengan Internet, mengirimkan paket data melalui terminal yang berbeda, yang terdiri dari peralatan yang berbeda. Saat ini, yang paling efektif dari mereka adalah MPC, yang mampu mentransmisikan data dengan kecepatan hingga 6 Mbps (dan ini adalah rekor saat ini untuk misi antarplanet). Namun, NASA harus bekerja dengan kecepatan yang jauh lebih rendah di masa lalu - dan di masa depan akan membutuhkan transfer data yang jauh lebih cepat.


Seperti ISP Anda, NASA memungkinkan pengguna Internet untuk memeriksa koneksi dengan pesawat ruang angkasa secara real time.

Jaringan komunikasi luar angkasa

Dengan semakin meningkatnya kehadiran NASA di ruang angkasa, sistem pesan yang semakin baik terus-menerus muncul, mencakup semakin banyak ruang: pertama itu adalah orbit Bumi yang rendah, kemudian orbit geosinkron dan Bulan, dan segera komunikasi semakin jauh ke luar angkasa. Semuanya dimulai dengan radio portabel kasar dengan telemetri dari Explorer 1, satelit pertama yang berhasil diluncurkan oleh Amerika pada tahun 1958, diterima di pangkalan militer AS di Nigeria, Singapura dan California. Perlahan tapi pasti, basis ini telah berevolusi menjadi sistem perpesanan canggih saat ini.

Douglas Abraham, kepala peramalan strategis dan sistem di Direktorat Jaringan Antar Planet NASA, menyoroti tiga jaringan yang dikembangkan secara independen untuk mengirimkan pesan di luar angkasa. Near Earth Network bekerja dengan pesawat ruang angkasa di orbit Bumi rendah. "Ini adalah satu set antena, sebagian besar dari 9 hingga 12 m. Ada beberapa yang besar, 15-18 m," kata Abraham. Lalu, di atas orbit geosinkron Bumi, ada beberapa pelacakan data dan satelit pemancar (TDRS). "Mereka dapat melihat satelit di orbit Bumi rendah dan berkomunikasi dengan mereka, dan kemudian mengirimkan informasi ini melalui TDRS ke tanah," jelas Abraham. "Sistem data satelit ini disebut jaringan luar angkasa NASA."

Tetapi bahkan TDRS tidak cukup untuk berkomunikasi dengan pesawat ruang angkasa yang jauh melampaui orbit bulan ke planet lain. “Karena itu, kami harus membuat jaringan yang mencakup seluruh tata surya. Dan ini adalah Deep Space Network (DSN), ”kata Abraham. Jaringan Mars adalah perpanjangan dari DSN .

Mengingat panjang dan rencana, DSN adalah yang paling kompleks dari sistem ini. Bahkan, ini adalah satu set antena besar, berdiameter 34 hingga 70 m. Di masing-masing dari tiga situs DSN, beberapa antena 34 meter dan satu antena 70 meter berfungsi. Satu situs terletak di Goldstone (California), yang lain dekat Madrid (Spanyol), dan yang ketiga di Canberra (Australia). Situs-situs ini terletak sekitar 120 derajat terpisah di seluruh dunia, dan menyediakan cakupan sepanjang waktu untuk semua pesawat ruang angkasa di luar orbit geosinkron.

Antena 34 meter adalah peralatan utama DSN, dan ada dua jenis: antena lama dengan efisiensi tinggi dan pandu gelombang yang relatif baru. Perbedaannya adalah bahwa antena Waveguide memiliki lima cermin RF akurat yang memantulkan sinyal melalui pipa ke ruang operator bawah tanah, di mana elektronik yang menganalisis sinyal-sinyal ini lebih terlindungi dari semua sumber gangguan. Antena 34 meter, yang bekerja secara individu atau dalam kelompok 2-3 piring, dapat menyediakan sebagian besar komunikasi NASA yang diperlukan. Tetapi untuk acara-acara khusus, ketika jarak menjadi terlalu panjang bahkan untuk beberapa antena 34 meter, kontrol DSN menggunakan monster 70 meter.

"Mereka memainkan peran penting dalam beberapa kasus," kata Abraham tentang antena besar. Yang pertama adalah ketika pesawat ruang angkasa begitu jauh dari Bumi sehingga tidak mungkin untuk membangun komunikasi dengannya menggunakan piring yang lebih kecil. “Contoh yang baik adalah misi New Horizons, yang terbang jauh melampaui Pluto, atau pesawat ruang angkasa Voyager yang terletak di luar Tata Surya. Hanya antena 70 meter yang mampu menerobosnya dan mengirimkan data mereka ke Bumi, ”kata Abraham.

Pelat 70 meter juga digunakan ketika pesawat ruang angkasa tidak dapat bekerja dengan antena penguat, baik karena situasi kritis yang direncanakan seperti masuk ke orbit, atau karena ada sesuatu yang salah. Antena 70 meter, misalnya, digunakan untuk mengembalikan Apollo 13 ke Bumi dengan aman. Dia juga mengadopsi ungkapan Neil Armstrong yang terkenal, "Langkah kecil untuk manusia, langkah besar bagi kemanusiaan." Dan bahkan hari ini, DSN tetap menjadi sistem komunikasi paling canggih dan sensitif di dunia. "Tetapi karena berbagai alasan, dia telah mencapai batasnya," memperingatkan Abraham. "Hampir tidak ada tempat untuk meningkatkan teknologi yang beroperasi pada frekuensi radio." Solusi sederhana berakhir di sana. "


Tiga stasiun bumi terpisah 120 derajat


Piring DSN di Canberra


DSN Madrid


DSN di Goldstone


Ruang Kamera di Jet Propulsion Laboratory

Radio, dan apa yang akan terjadi setelah itu

Kisah ini bukan hal baru. Sejarah komunikasi ruang jarak jauh terdiri dari perjuangan konstan untuk meningkatkan frekuensi dan memperpendek panjang gelombang. Explorer 1 menggunakan frekuensi 108 MHz. Kemudian NASA memperkenalkan antena besar dengan penguatan yang lebih baik, mendukung frekuensi dari L-band, dari 1 hingga 2 GHz. Kemudian datang pergantian S-band, dengan frekuensi 2 hingga 4 GHz, dan kemudian agensi beralih ke X-band, dengan frekuensi 7-11,2 GHz.

Hari ini, sistem komunikasi luar angkasa kembali mengalami perubahan - sekarang mereka pindah ke pita 26-40 GHz, pita K a. "Alasan untuk tren ini adalah bahwa semakin pendek panjang gelombang dan semakin tinggi frekuensinya, semakin besar kecepatan transfer data yang bisa Anda dapatkan," kata Abraham.

Ada alasan untuk optimisme, mengingat bahwa secara historis kecepatan perkembangan komunikasi di NASA sudah cukup tinggi. Sebuah studi penelitian 2014 dari Jet Propulsion Laboratory memberikan data bandwidth berikut sebagai perbandingan: jika kami menggunakan teknologi komunikasi Explorer 1 untuk mentransfer foto iPhone khas dari Jupiter ke Bumi, dibutuhkan waktu 460 kali lebih banyak daripada usia saat ini Alam semesta. Untuk Pionir 2 dan 4 tahun 1960-an, ini akan membutuhkan waktu 633.000 tahun. Mariner 9 dari 1971 akan menangani ini dalam 55 jam. Hari ini, IFA akan membutuhkan waktu tiga menit untuk melakukan ini.

Satu-satunya masalah, tentu saja, adalah bahwa jumlah data yang diterima oleh pesawat ruang angkasa tumbuh sama cepatnya, jika tidak lebih cepat dari pertumbuhan kemampuan transmisi. Selama 40 tahun beroperasi, Voyagers 1 dan 2 telah menghasilkan 5 TB informasi. Satelit NISAR Earth Science, yang dijadwalkan diluncurkan pada 2020, akan menghasilkan 85 TB data per bulan. Dan jika satelit Bumi dapat melakukannya, transfer volume data yang demikian antara planet-planet adalah cerita yang sama sekali berbeda. Bahkan MRS yang relatif cepat akan mengirimkan 85 TB data ke Bumi selama 20 tahun.

"Perkiraan kecepatan transfer data selama eksplorasi Mars pada akhir 2020-an dan awal 2030-an akan menjadi 150 Mbps atau lebih tinggi, jadi mari kita hitung," kata Abraham. - Jika pesawat ruang angkasa kelas MPC pada jarak maksimum dari kami ke Mars dapat mengirim sekitar 1 Mbps ke antena 70-meter di Bumi, maka diperlukan 150 antena 150-meter 70 meter untuk menjalin komunikasi dengan kecepatan 150 Mbps. Ya, tentu saja, kita dapat menemukan cara cerdik untuk sedikit mengurangi jumlah yang absurd ini, tetapi masalahnya jelas ada: organisasi komunikasi antarplanet dengan kecepatan 150 Mbps adalah masalah yang sangat rumit. Selain itu, kami mengakhiri spektrum frekuensi yang diperbolehkan. "

Seperti yang diperlihatkan Abraham, bekerja di pita S atau X, satu misi dengan bandwidth 25 Mbps akan menempati seluruh spektrum yang tersedia. Ada lebih banyak ruang dalam rentang K, tetapi hanya dua satelit Mars dengan bandwidth 150 Mbps yang akan menempati seluruh spektrum. Sederhananya, Internet antarplanet akan membutuhkan lebih dari sekedar radio - itu akan bergantung pada laser.

Munculnya komunikasi optik

Laser terdengar futuristik, tetapi gagasan komunikasi optik dapat ditelusuri kembali ke paten yang diajukan oleh Alexander Graham Bell pada tahun 1880-an. Bell mengembangkan sistem di mana sinar matahari terfokus ke sinar yang sangat sempit diarahkan ke diafragma reflektif yang bergetar karena suara. Getaran menyebabkan variasi cahaya yang melewati lensa menjadi photodetector kasar. Perubahan resistensi photodetector mengubah arus yang melewati telepon.

Sistemnya tidak stabil, volumenya sangat rendah, dan Bell akhirnya meninggalkan ide itu. Tetapi, setelah hampir 100 tahun, dipersenjatai dengan laser dan serat optik, insinyur NASA kembali ke konsep lama ini.

"Kami tahu tentang keterbatasan sistem RF, sehingga Jet Propulsion Laboratory pada akhir 1970-an dan awal 1980-an mulai membahas kemungkinan pengiriman pesan dari ruang angkasa menggunakan laser luar angkasa," kata Abraham. Untuk lebih memahami apa yang mungkin dan apa yang tidak ada dalam komunikasi optik di ruang angkasa, laboratorium pada akhir 1980-an menyelenggarakan penelitian empat tahun, Sistem Satelit Relai Luar Angkasa (DSRSS), Sistem Satelit Relai Luar Angkasa (DSRSS). Studi ini seharusnya menjawab pertanyaan kritis: bagaimana dengan masalah cuaca dan visibilitas (bagaimanapun juga, gelombang radio dapat dengan mudah melewati awan, sementara laser tidak bisa)? Bagaimana jika sudut probe Matahari-Bumi menjadi terlalu tajam? Apakah detektor di Bumi membedakan sinyal optik yang lemah dari sinar matahari? Dan akhirnya, berapa biayanya, dan apakah itu akan sepadan? "Kami masih mencari jawaban untuk pertanyaan-pertanyaan ini," aku Abraham. "Namun, jawabannya semakin mengkonfirmasi kemungkinan transmisi data optik."

DSRSS menyarankan bahwa untuk komunikasi optik dan radio, titik yang terletak di atas atmosfer Bumi paling cocok. Dinyatakan bahwa sistem komunikasi optik yang dipasang pada stasiun orbital akan bekerja lebih baik daripada arsitektur terestrial mana pun, termasuk antena 70-meter ikonik. Diusulkan untuk menggunakan pelat 10 meter di orbit Bumi rendah, dan kemudian menaikkannya ke geosinkron. Namun, biaya sistem seperti itu - yang terdiri dari satelit dengan antena parabola, roket peluncuran, dan lima terminal pengguna - sangat mahal. Selain itu, studi ini bahkan tidak menetapkan biaya sistem tambahan yang diperlukan, yang akan mulai beroperasi jika terjadi kegagalan satelit.

Sebagai sistem ini, para ahli dari Laboratorium mulai melihat arsitektur tanah yang dijelaskan dalam laporan analitis "Studi Teknologi Lanjutan Berbasis Tanah (GBATS)", yang dilakukan di Laboratorium pada waktu yang hampir bersamaan dengan DRSS. Orang-orang yang bekerja pada GBATS telah mengajukan dua saran alternatif. Yang pertama adalah pemasangan enam stasiun dengan antena 10 meter dan antena cadangan satu meter yang terletak 60 derajat satu sama lain di khatulistiwa. Stasiun harus dibangun di puncak gunung, di mana setidaknya 66% dari hari-hari dalam cuaca cerah. Jadi, 2-3 stasiun akan selalu terlihat oleh pesawat ruang angkasa apa pun, dan cuaca akan berbeda. Pilihan kedua adalah sembilan stasiun, dikelompokkan dalam kelompok tiga, dan berjarak 120 derajat. Stasiun dalam setiap kelompok harus terletak 200 km dari satu sama lain sehingga mereka saling berhadapan langsung, tetapi dalam sel cuaca yang berbeda.

Kedua arsitektur GBATS lebih murah daripada pendekatan ruang, tetapi mereka juga memiliki masalah. Pertama, karena sinyal yang dibutuhkan untuk melewati atmosfer Bumi, penerimaan di siang hari akan jauh lebih buruk daripada di malam hari karena langit yang terang. Meskipun lokasinya cerdik, stasiun optik berbasis darat akan tergantung pada cuaca. Pesawat ruang angkasa yang mengarahkan laser ke stasiun bumi pada akhirnya harus beradaptasi dengan kondisi cuaca buruk dan membangun kembali komunikasi dengan stasiun lain yang tidak diblokir awan.

Namun, terlepas dari masalahnya, proyek DSRSS dan GBATS meletakkan dasar teoretis untuk sistem optik untuk komunikasi ruang jarak jauh dan perkembangan modern para insinyur di NASA. Tinggal membangun sistem yang sama dan menunjukkan operabilitasnya. Untungnya, hanya beberapa bulan yang tersisa.

Implementasi proyek

Pada saat itu, transmisi data optik di ruang angkasa telah terjadi. Eksperimen pertama dilakukan pada tahun 1992, ketika probe Galileo sedang menuju Jupiter, dan menyebarkan kamera beresolusi tinggi ke Bumi untuk berhasil menerima satu set pulsa laser yang dikirim dari teleskop 60-cm Table Mountain Observatory dan dari 1,5 m teleskop optik USAF Starfire Berkisar di New Mexico. Pada titik ini, Galileo berjarak 1,4 juta km dari Bumi, namun, kedua sinar laser mengenai kameranya.

Badan antariksa Jepang dan Eropa juga mampu membangun komunikasi optik antara stasiun bumi dan satelit di orbit di sekitar Bumi. Kemudian mereka dapat membuat koneksi dengan kecepatan 50 Mbps antara dua satelit. Beberapa tahun yang lalu, tim Jerman membangun komunikasi dua arah koheren optik 5,6 Gbit / s antara satelit NFIRE di orbit Bumi rendah dan stasiun bumi di Tenerife (Spanyol). Tetapi semua kasus ini dikaitkan dengan orbit Bumi.

Tautan optik pertama yang menghubungkan stasiun bumi dan pesawat ruang angkasa di orbit dekat planet tata surya lain didirikan pada Januari 2013. Gambar hitam dan putih Mona Lisa berukuran 152x200 piksel ditransmisikan dari stasiun laser mulai generasi satelit yang terletak di Goddard Space Flight Center di NASA ke Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) dengan kecepatan 300 bps. Koneksi itu satu arah. LRO mengirim gambar yang diterima dari Bumi kembali melalui komunikasi radio konvensional. Gambar tersebut membutuhkan sedikit koreksi kesalahan perangkat lunak, tetapi bahkan tanpa pengkodean ini, ia mudah dikenali. Dan pada saat itu, peluncuran sistem yang lebih kuat ke bulan sudah direncanakan.


Dari proyek "Lunar Reconnaissance Orbital Vehicle" pada 2013: untuk membersihkan informasi dari kesalahan transmisi yang diperkenalkan oleh atmosfer Bumi (kiri), para ilmuwan dari Pusat Penerbangan Antariksa Goddard menerapkan koreksi kesalahan Reed-Solomon (kanan), yang aktif digunakan dalam CD dan DVD. Kesalahan umum termasuk piksel yang hilang (putih) dan sinyal salah (hitam). Bilah putih menunjukkan jeda singkat dalam transmisi.

Peneliti atmosfer bulan dan lingkungan debu (LADEE) memasuki orbit bulan pada 6 Oktober 2013, dan hanya seminggu kemudian meluncurkan laser berdenyut untuk transmisi data. Kali ini, NASA mencoba mengatur komunikasi dua arah pada kecepatan 20 Mbps ke arah itu dan rekor kecepatan 622 Mbps di arah yang berlawanan. Satu-satunya masalah adalah masa hidup misi yang singkat. Komunikasi LRO optik hanya berfungsi selama beberapa menit. LADEE bertukar data dengan lasernya selama 16 jam dalam total 30 hari. Situasi ini harus berubah ketika Satelit Komunikasi Laser Demonstrasi (LCRD), dijadwalkan untuk Juni 2019, diluncurkan.Tugasnya adalah untuk menunjukkan bagaimana sistem komunikasi di masa depan di ruang angkasa akan bekerja.

LCRD sedang dikembangkan di Jet Propulsion Laboratory di NASA bersamaan dengan Laboratorium Lincoln di MIT. Dia akan memiliki dua terminal optik: satu untuk komunikasi di orbit Bumi rendah, yang lain untuk ruang angkasa. Yang pertama harus menggunakan Diferensial Phase Shift Keying (DPSK).Pemancar akan mengirimkan pulsa laser dengan frekuensi 2,88 GHz. Menurut teknologi ini, setiap bit akan dikodekan oleh perbedaan fase pulsa berurutan. Ini akan dapat bekerja pada kecepatan 2,88 Gbit / s, tetapi ini akan membutuhkan banyak energi. Detektor mampu mengenali perbedaan antara pulsa hanya pada sinyal berenergi tinggi, karena DPSK bekerja sempurna dengan komunikasi dekat-Bumi, tetapi ini bukan metode terbaik untuk ruang angkasa, di mana bermasalah untuk menyimpan energi. Sebuah sinyal yang dikirim dari Mars akan kehilangan energi hingga mencapai Bumi, oleh karena itu, untuk menunjukkan komunikasi optik dengan ruang angkasa yang dalam, LCRD akan menggunakan teknologi yang lebih efisien - modulasi fase-pulsa.


Insinyur NASA mempersiapkan LADEE untuk pengujian


Pada 2017, insinyur menguji modem penerbangan di ruang vakum termal

"Pada dasarnya, ini penghitungan foton," Abraham menjelaskan. - Periode pendek yang dialokasikan untuk komunikasi dibagi menjadi beberapa periode waktu. Untuk mendapatkan data, Anda hanya perlu memeriksa apakah foton di setiap celah bertabrakan dengan detektor. Jadi data dikodekan dalam FIM ". Ini mirip dengan kode Morse, hanya pada kecepatan sangat cepat. Entah ada flash pada saat tertentu atau tidak, dan pesan dikodekan oleh urutan flash. "Dan meskipun jauh lebih lambat dari DPSK, kita masih dapat mengatur komunikasi optik dengan kecepatan puluhan atau ratusan Mbps pada jarak ke Mars," tambah Abraham.

Tentu saja, proyek LCRD bukan hanya dua terminal ini. Ini juga harus berfungsi sebagai situs Internet di luar angkasa. Tiga stasiun akan bekerja di darat dengan LCRD: satu di White Sands di New Mexico, satu di Table Mountain di California, dan satu di pulau Hawaii atau Maui. Idenya adalah untuk memeriksa sakelar dari satu stasiun bumi ke stasiun bumi lain jika terjadi cuaca buruk di salah satu stasiun. Misi ini juga akan memverifikasi operasi LCRD sebagai pemancar data. Sinyal optik dari salah satu stasiun akan dikirim ke satelit dan kemudian dikirim ke stasiun lain - semua melalui komunikasi optik.

Jika transfer data gagal dengan segera, LCRD akan menyimpannya dan mengirimkannya ketika ada kesempatan. Jika data ini mendesak, atau jika tidak ada cukup ruang dalam penyimpanan di papan, LCRD akan segera mengirimnya melalui antena K-nya._a- band. Jadi, pendahulu pemancar satelit masa depan, LCRD akan menjadi sistem radio-optik hybrid. Ini adalah unit NASA yang perlu ditempatkan di orbit di sekitar Mars untuk mengatur jaringan antarplanet yang mendukung eksplorasi ruang angkasa oleh manusia di tahun 2030-an.

Membawa Mars Online

Selama tahun lalu, tim Abraham telah menulis dua karya yang menggambarkan masa depan komunikasi ruang jarak jauh, yang akan dipresentasikan pada konferensi SpaceOps di Prancis pada Mei 2019. Satu menggambarkan komunikasi ruang jarak jauh secara umum, dan yang lainnya ( Jaringan Antar Planet Mars untuk era eksplorasi manusia - masalah potensial dan solusi ") deskripsi terperinci dari infrastruktur yang dapat menyediakan layanan seperti Internet untuk astronot di Planet Merah diusulkan.

Perkiraan kecepatan transfer data rata-rata puncak diperoleh di wilayah 215 Mbit / detik untuk pengunduhan dan 28 Mbit / detik untuk pengunduhan. Internet Mars akan terdiri dari tiga jaringan: WiFi, yang meliputi area penelitian permukaan, jaringan planet yang mentransmisikan data dari permukaan ke Bumi, dan jaringan Bumi, jaringan komunikasi luar angkasa dengan tiga situs yang bertanggung jawab untuk menerima data ini dan mengirimkan tanggapan kembali ke Mars.

“Ada banyak masalah ketika mengembangkan infrastruktur seperti itu. Itu harus dapat diandalkan dan stabil, bahkan pada jarak maksimum 2,67 AU ke Mars. selama periode konjungsi matahari bagian atas, ketika Mars bersembunyi di balik Matahari, ”kata Abraham. Koneksi semacam itu terjadi setiap dua tahun dan benar-benar mengganggu komunikasi dengan Mars. "Hari ini, aku tidak bisa mengatasinya. Semua stasiun pendaratan dan orbit yang ada di Mars kehilangan kontak dengan Bumi selama sekitar dua minggu. Dengan komunikasi optik, kehilangan komunikasi akibat koneksi surya akan lebih lama, dari 10 hingga 15 minggu. " Untuk robot, celah seperti itu tidak terlalu menakutkan. Keterasingan semacam itu tidak menyebabkan masalah bagi mereka, karena mereka tidak mulai bosan, tidak merasa kesepian, mereka tidak perlu melihat orang yang mereka cintai. Tetapi bagi orang-orang, ini sepenuhnya salah.

"Karena itu, kami secara teoritis memungkinkan commissioning dua pemancar orbital yang ditempatkan di orbit ekuatorial melingkar 17300 km di atas permukaan Mars," lanjut Abraham. Menurut penelitian, mereka harus menimbang 1500 kg, dan memiliki di papan satu set terminal yang beroperasi di X-band, K _a -dipazone, dan berbagai optik, dan didukung oleh tenaga surya 20-30 kW. Mereka harus mendukung Protokol Jaringan Tunda Toleransi - pada dasarnya TCP / IP, yang dirancang untuk menangani penundaan besar yang pasti akan terjadi pada jaringan antarplanet. Stasiun orbital yang berpartisipasi dalam jaringan harus dapat berkomunikasi dengan para astronot dan kendaraan di permukaan planet ini, dengan stasiun darat dan satu sama lain.

"Diskusi lintas ini sangat penting karena mengurangi jumlah antena yang diperlukan untuk mengatur transfer data pada 250 Mbps," kata Abraham. Timnya memperkirakan bahwa untuk menerima data pada kecepatan 250 Mbit / detik yang ditransmisikan dari salah satu pemancar orbital, diperlukan enam antena sepanjang 34 meter. Ini berarti bahwa NASA akan perlu membangun tiga antena tambahan di lokasi komunikasi ruang jarak jauh, tetapi pembangunannya membutuhkan waktu bertahun-tahun, dan harganya sangat mahal. "Tetapi kami berpikir bahwa dua stasiun orbital dapat berbagi data satu sama lain dan mengirimkannya secara bersamaan dengan kecepatan 125 Mbps, ketika satu pemancar akan mengirim satu setengah dari paket data dan yang lainnya," kata Abraham.Bahkan hari ini, antena komunikasi jarak jauh sepanjang 34 meter dapat secara bersamaan menerima data dari empat pesawat ruang angkasa yang berbeda sekaligus, sebagai akibatnya dibutuhkan tiga antena untuk menyelesaikan tugas. "Untuk menerima dua transmisi pada kecepatan 125 Mbps dari satu dan bagian yang sama dari langit, sebanyak antena diperlukan untuk menerima satu transmisi," jelas Abraham. "Lebih banyak antena diperlukan hanya jika Anda perlu menjalin komunikasi dengan kecepatan lebih tinggi."

Untuk mengatasi masalah koneksi surya, tim Abraham mengusulkan meluncurkan pemancar satelit di titik L4 / L5 dari orbit Matahari-Mars / Matahari-Bumi. Kemudian selama periode koneksi dapat digunakan untuk mengirimkan data di sekitar Matahari, daripada mengirim sinyal melaluinya. Sayangnya, selama periode ini, kecepatan akan turun hingga 100 Kbps. Sederhananya, itu akan berhasil, tetapi itu buruk.

Sementara itu, para astronot masa depan di Mars harus menunggu sedikit lebih dari tiga menit untuk mendapatkan foto anak kucing, tidak termasuk penundaan, yang bisa memakan waktu hingga 40 menit. Untungnya, sampai ambisi manusia mendorong kita lebih jauh daripada Planet Merah, Internet antarplanet akan bekerja dengan baik hampir sepanjang waktu.