Tá mé cinnte gur chuala nó gur léigh go leor agaibh faoin gceann deireanach Buanseasmhacht tuirlingthe ar Mars, agus go luath tá an Pláinéad Dearg ag fanacht leis an Dóchas Arabach agus na Síne Tianwen-1 cheana féin. N'fheadar conas a tharchuireann na taiscéalaithe seo go léir sonraí a gcuid taighde chuig an Domhan? Pléifear cumarsáid spáis inniu.
Bhí eitiltí chuig pláinéid eile ina aisling ag an gcine daonna i gcónaí. Tá go leor príomhscannán agus clár faisnéise lámhaigh ar an ábhar seo, a insíonn beagnach go mion conas a tharlaíonn an próiseas eitilte féin, conas a bhraitheann nó a mothaíonn baill na foirne, cad ba cheart a dhéanamh i dtimpeallacht dá leithéid.
Le déanaí, d'fhéach an domhan ar fad le háthas nuair a thuirling an rover Buanseasmhacht ar dhromchla an Phláinéad Dhearg agus ghlac sé na chéad phictiúir tar éis tuirlingthe. Tá na chéad ghrianghraif ón rover againn cheana féin, a tháinig, meabhróidh mé duit, i dtír ar Mars an 18 Feabhra, 2021, chomh maith leis an gcéad ghrianghraf den fheiste féin.
Is grianghraif theicniúla iad seo a tógadh díreach tar éis tuirlingthe, grianghraif de na rothaí, chomh maith le grianghraf den rover féin le linn tuirlingthe, a ghlac ceamaraí atá suite ar an modúl roicéad.
Ach ghlac mé féin i gcónaí ag smaoineamh, conas a éiríonn leo nascadh leis an Domhan chomh tapa sin agus an scannán a tharchur? N'fheadar an raibh sé seo fíor nó ficsean eolaíochta? Inniu déanfaidh mé iarracht mo chuid smaointe a roinnt ar an ábhar seo.
Léigh freisin: Cad a dhéanfaidh Buanseasmhacht agus Intleacht ar Mars?
Cé chomh fada agus atá Mars, agus cad is brí leis sin?
Lig dom a mheabhrú duit go bhfuil Mars, ag brath ar an séasúr, thart ar 55 go 401 milliún ciliméadar ón Domhan. Anseo braitheann gach rud ar chomhtharlú na bhfithis uainíochta, lena n-áirítear timpeall na Gréine. Agus ós rud é gurb é tonnta leictreamaighnéadacha an fhoirm chumarsáide is tapúla, is é luas an tsolais a chinnfidh an t-am a thógann sé faisnéis a sheoladh chuig an bPláinéad Dearg. Is é sin, más mian linn ordú a sheoladh chuig rover nó taiscéalaí den sórt sin, nó sonraí a fháil, beidh orainn fanacht beagán.
Ní féidir le meaisíní cur isteach ar mhoilleanna comhartha ar an mbealach céanna is féidir le daoine, agus mar sin is féidir leis an mhoill a bheith suas le 60m. Agus le linn an ama seo, beidh an comhartha raidió ag taisteal thart ar 18 ciliméadar. I gcás feithiclí spáis, is é an taobh diúltach den fheiniméan seo an dodhéanta iad a rialú i bhfíor-am. Is é an t-aon rud atá fós ann ná an t-aistriú chuig oibriú uathrialach, agus baineann sé seo le Buanseasmhacht féin agus is dócha fiú níos mó leis an héileacaptar Ingenuity, ar cheart dó tosú ar a mhisean 000-lá sna dosaen lá atá romhainn. Is é sin, ó dhromchla Mars faigheann muid comhartha le moill shuntasach, ach tá feistí nua-aimseartha beagnach íoslaghdaithe aige. Sea, bhain sé an deis dúinn feistí a rialú ón Domhan, ach thug sé spreagadh d'fhorbairt uathoibriú níos mó fós ar fheistí den sórt sin.
Léigh freisin: Na 10 bhfíric is fearr faoi phoill ollmhóra dubha a thángthas orthu in 2020
Cén chaoi a bhfuil cumarsáid dhíreach idir an Domhan agus na misin ag feidhmiú ar Mars
Táim cinnte go bhfuil an cheist seo ina ábhar spéise do bheagnach gach duine a leanann misin den chineál céanna. Mar sin, chuige seo, cruthaíodh líonra teileascóip raidió ar a dtugtar an Líonra Deep Space (DSN), atá mar chuid de struchtúr níos mó fós ar a dtugtar SCaN (Cumarsáid Spáis agus Nascleanúint).
Ceanglaíonn an t-ionad seo gach tarchuradóir agus glacadóir ar an Domhan a úsáidtear chun cumarsáid a dhéanamh le spásárthaí agus spásairí sa spás. Tá DSN á rialú ag Saotharlann Scaird Tiomáint NASA.
Tá teileascóip raidió, a bhfuil an ceann is mó acu suas le 70 méadar ar trastomhas, suite in aice le Maidrid sa Spáinn, Canberra san Astráil, agus Goldstone i bhFásach Mojave sna Stáit Aontaithe. Laghdaíonn an socrú seo ag pointí éagsúla ar dhromchla an Domhain an baol go gcuirfear isteach ar chumarsáid agus is féidir luas glactha agus tarchur na comhartha a mhéadú.
Tá sé suimiúil gur thóg an tSín, chun a bheith neamhspleách ó líonraí eile, a teileascóp raidió féin, freisin thart ar 70 m i méid, lena ndéanann sí cumarsáid le Tianwen-1. I measc daoine eile, tógadh na chéad pictiúir den phláinéid ón bhfithis seo.
Léigh freisin: Cad is féidir linn a chosc ó choilíniú Mars?
Tá difríocht mhór idir an aschur agus an chumhacht comhartha faighte
Anois, bogaimis ar aghaidh go dtí cumais theicniúla na dtarchuradóirí seo. Tá a lán rudaí suimiúla anseo freisin. Mar sin tá a fhios againn go bhfuil cumhacht ag na tarchuradóirí atá suite ar na antennas seo agus atá dírithe ar rudaí spáis ó 20 kW sa X-bhanna (minicíochtaí ó 8 go thart ar 12 GHz) go 400 kW (ach ba chóir a mheabhrú go bhfuil úsáid cumhachta os cionn 100 Éilíonn kW coigeartuithe ag brath ar chomhdhéanamh aeir agus bainistíocht tráchta) sa S-bhanda (minicíochtaí timpeall 2 go 4 GHz, i.e. cosúil le Wi-Fi baile nó roinnt líonraí soghluaiste). I gcomparáid leis sin, is é 5 vata cumhacht na dtarchuradóirí stáisiún bonn 120G is láidre, ach de ghnáth tá sé i bhfad níos ísle agus déantar an beam a fhoirmiú go difriúil ná i gcás tarchur chuig spásárthaí.
Nuair a fhaigheann siad comhartha, tá na antennas is mó den líonra DSN in ann bhíoma a ghabháil le cumhacht de 10-18 W. Tá an comhartha ó Voyager 2 ag cumhacht den sórt sin, mar shampla. Tá comharthaí ó Mars thart ar an ord seo freisin, ag cur san áireamh an t-achar agus na hacmhainní fuinnimh teoranta atá ag na taiscéalaithe.
Tá dhá theanndáileog comhartha 100 vata ag an Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) do gach X-bhanna, le cúltaca amháin má theipeann ar cheann de na cinn is mó. Tá tarchuradóir turgnamhach aige freisin ag feidhmiú sa bhanna Ka (minicíochtaí sa raon 26-40 GHz) a tharchuireann ag 35 vata, ach amháin chun críocha tástála.
Leathanach DSN léiríonn sé go soiléir cé chuige nó cé chuige a bhfuil sonraí á seoladh nó á bhfáil faoi láthair. I measc rudaí eile, tar éis cliceáil ar an aicearra a léiríonn an misean, is féidir linn sonraí breise a fheiceáil. Tugtar M20 ar an rover Buanseasmhacht, agus tagann na sonraí go príomha ó MRO.
Léigh freisin: Spás ar do ríomhaire: 5 chlár is fearr don réalteolaíocht
Dá fhaide isteach sa spás, is amhlaidh is moille an comhartha
Déanann DSN cumarsáid le tóireoirí eile freisin, ach dá fhaide ón Domhan atá siad, is amhlaidh is moille an ráta sonraí. Braitheann go leor freisin ar chumhacht an tarchuradóra ar spásárthach ar leith. Tarchuireann Voyager 1, an ceann is faide ón Domhan, sonraí ag 160 bps, gan ach beagán níos tapúla ná na chéad móideim sna 1950idí. Chun suíomh gréasáin a oscailt root-nation.com leis an téacs seo ó achar den sórt sin, beidh ort fanacht níos mó ná lá.
Ina dhiaidh sin, tá an comhartha a shroicheann an taiscéalaí ón Domhan i bhfad níos láidre, ach níl ach 1 méadar trastomhas ag antenna Voyager 3,7, rud a fhágann, ar ndóigh, fáiltiú an chomhartha i bhfad níos laige ná mar a bheadh sé ina antenna 70-méadar.
Léigh freisin: Léirigh Parker Solar Probe an taobh oíche de Véineas
Cé mhéad sonraí a tharchuireann taiscéalaí nó rover Martian le linn a mhisin?
De ghnáth tógann misin Mars dhá bhonnbhliain mar aon le fad misin leathnaithe, agus is féidir leo maireachtáil níos mó ná deich mbliana. Teastaíonn an bandaleithead is mó as tóireadóirí agus uirlisí a dhéanann breathnuithe amhairc toisc gur meigibheart sonraí ar a laghad iad grianghraif. Is féidir i bhfad níos mó sonraí uimhriúla a bheith sa chomhartha arb iad is sainairíonna iad tomhais eile, paraiméadair an atmaisféar, réimse maighnéadach, teocht, etc. Dá bhrí sin, tá an t-am ceart i bhfabhar tóireadóirí spáis. Ní chraolann siad ró-thapa, ach déanann siad é go leanúnach ar feadh na mblianta.
Tá Orbiter Taiscéalaíochta Mars (MRO), atá ag tógáil grianghraif de Mars ó 2005, tar éis níos mó ná 50 orbits timpeall an phláinéid cheana féin agus níos mó ná 000 grianghraf a chlúdaíonn 90% de dhromchla an phláinéid (mar 000). Ina theannta sin, tarchuireann sé craoltaí agus íomhánna ó rovers Mars. Mar shampla, tá beagnach milliún grianghraf amh tógtha ag Curiosity cheana féin (níor iompaigh gach ceann acu isteach i bpictiúir a bhfuil meas againn orthu). Tá an méid sonraí a bhailítear ar an Domhan ó MRO ag druidim le 99 petabyte (sonraí measta go luath in 2017).
Mar sin féin, is misean grianghraf agus sonraí-dhírithe é MRO. I gcomparáid leis sin, chuir an taiscéalaí Cassini, atá ag déanamh staidéir ar Satarn agus a ghealacha le roinnt blianta anuas, díreach 635 GB de shonraí ar ais go dtí an Domhan, lena n-áirítear 453 grianghraf. Ina dhiaidh sin, an rover OppoChuir rtunity, a thaistil timpeall Mars ar feadh 15 bliana, níos mó ná 2018 grianghraf ar ais go dtí an Domhan faoi 225 (go gairid tar éis dúinn teagmháil a chailleadh leis go deo).
Tá an méid sonraí a sheoltar go Mars i bhfad níos lú. Ós rud é gurb iad seo go príomha orduithe agus deimhnithe ar a bhforghníomhú, nó réitigh bogearraí (is iad na cinn is tábhachtaí), ní gá fiú tarchuradóirí an-chumhachtacha chun iad a tharchur.
Léigh freisin: Tháinig sé chun feasa cathain a rithfidh ocsaigin atmaisféarach an Domhain amach
Conas a "labhraíonn taiscéalaí nó rover" leis an Domhan?
Tá a fhios againn cheana féin conas a fhaightear sonraí ó Mars ar an Domhan, ach conas a chuirtear tús le cumarsáid ó fheistí ar an bPláinéad Dearg? Tá dálaí níos fabhraí ag tóireadóirí atá i bhfithis chun cumarsáid a dhéanamh leis an Domhan agus líon mór sonraí a sheoladh. Le haghaidh cumarsáide den sórt sin, úsáidtear an banna X is minice a luaitear. Úsáideann an rover Perseverance, cosúil le Curiosity, dhá tharchuradóir (ísealchumhachta agus ardchumhachta) a oibríonn ar an mbanda seo le haghaidh cumarsáide.
Le cabhair uathu, is féidir leis an rover "gairm" abhaile go neamhspleách, ach is é 800 bps an ráta aistrithe sonraí ón tarchuradóir cumhachtach nuair a fhaigheann antenna 70-méadar an comhartha, nó 160 bps nuair a bhíonn sé 34-méadar. aeróg. Níl tarchuradóir ísealchumhachta ach mar rogha dheireanach toisc nach bhfuil aige ach cainéal 10-giotán le haghaidh tarchur agus cainéal 30-giotán chun sonraí a fháil.
Mar sin, sa lá atá inniu ann is gnách go mbíonn na rovers Fiosracht agus Buanseasmhacht ag nascadh den chéad uair sa raon UHF lena "bunstáisiún" i bhfithis Mars - tóireadóirí a bhfuil antennas tarchurtha i bhfad níos mó acu. Úsáidtear MRO, MAVEN (Mars Atmaisféir agus Éabhlóid So-ghalaithe), Mars Odyssey agus European Mars Express agus TGO (Trace Gas Orbiter) chuige seo. Cruthaíonn siad líonra ar a dtugtar MRN (Mars Relay Network).
Sular bunaíodh líonra sealaíochta den sórt sin, bhí ar spásárthaí cosúil le Lochlannach 1 agus 2 brath ar orbits compánach. Chun cumarsáid dhíreach a dhéanamh leis an Domhan, baineadh úsáid as tarchuradóirí 20 W agus S-bhanna, rinneadh cumarsáid ag minicíocht 381 MHz (banna UHF), cosúil le rovers an lae inniu.
Léigh freisin: Ní hé Crew Dragon an t-aon cheann: cé na longa a rachaidh isteach sa spás sna blianta amach romhainn
Cad é uasluas na cumarsáide Mars-Earth?
Tá go leor nuances anseo. Mar sin, seolann Perserance íomhánna agus sonraí eile ar dtús chuig na taiscéalaithe fithisiúla ag 400 MHz ag baint úsáide as antenna atá suite ar chúl an rover, in aice leis an scáileán gineadóir teirmeleictreach raidió-iseatóp. Is é suas le 2 Mbit/s bandaleithead na líne cumarsáide ón dromchla go dtí fithis an Phláinéad Dheirg. Braitheann éifeachtúlacht an cheangail le fithis Mhars ar a fhad ón Domhan, agus athraíonn sé seo, mar is eol duit, go forleathan.
Athraíonn an t-uasluas nasctha ó 500 kbps nuair is faide Mars ón Domhan go dtí níos mó ná 3 Mbps nuair is gaire Mars dár bplainéad. De ghnáth úsáidtear antennas 34m DSN, ar feadh thart ar 8 uair sa lá. Ní chiallaíonn sé seo, áfach, go bhfuil an tarchur i gcónaí ag an luas uasta is féidir a fheiceáil ó shonraí na n-antennas DSN.
Tá deis ann freisin nasc díreach a bhunú idir an Domhan agus na gléasanna atá ar dhromchla Mars, ag seachaint na tóireadóirí atá i bhfithis an phláinéid. Ach ní féidir naisc den sórt sin a dhéanamh ach amháin i gcásanna éigeandála nó gan ach orduithe rialaithe simplí a sheoladh. Tá teorainneacha den sórt sin mar gheall ar an bhfíric go bhfuil bandaleithead an chomhartha go Mars ó fhithis an phláinéid 3-4 huaire níos mó ná le tarchur díreach ón Domhan go dtí an dromchla Martian. Úsáidtear antennas a oibríonn sa bhanda X le haghaidh cumarsáide den sórt sin, ar an Domhan agus ar an rover.
Ach tá cur isteach sa chumarsáid freisin, nach féidir linn tionchar a imirt orthu inniu. Is é an chúis atá leo ná an Ghrian. Is féidir leis an nGrian féin cur isteach ar tharchur sonraí ó tóireadóirí a théann in aice leis, toisc go simplíonn an Pláinéad Dearg uainn ó am go chéile. Agus ós rud é nach bhfuil líonra cumarsáide dea-fhorbartha againn fós sa ghrianchóras, tógann Mars thart ar 10 lá chun dul thar an diosca gréine gach dhá bhliain. Is le linn na tréimhse seo go bhfuil cumarsáid le rovers agus probes as láthair go hiomlán.
Uaireanta níl aon bhealach eile amach, caithfidh tú a bheith ag obair go crua agus fanacht ar shonraí ar feadh laethanta nó fiú míonna
Go fortunately, i gcás misin Mars, ní raibh fadhbanna den sórt sin ag eolaithe go dtí seo. Ach má tá cuimhne ag aon duine agaibh ar iniúchadh Galileo sna 1990idí, tá a fhios agat go raibh fadhbanna móra le rialú talún an uair sin. Níor imscaradh ach go páirteach aeróg tarchuir an taiscéalaithe, mar sin ní raibh sé in ann an bandaleithead beartaithe de 134 kbps a bhaint amach. Bhí ar na heolaithe modhanna nua comhbhrú sonraí a fhorbairt ionas nach gcaillfí teagmháil leis an taiscéalaí. Bhí siad in ann feidhmíocht an dara antenna gnóthachain íseal a mhéadú ó 8-16 bps (tá, giotán in aghaidh an tsoicind) go 160 bps agus ansin go dtí thart ar 1 kbit/s. Bhí sé fós an-beag, ach d'éirigh sé amach a bheith go leor chun a shábháil ar an misean.
Ar an láimh eile, ní mór spásárthaí an-i bhfad i gcéin a bheith feistithe le antennas tarchurtha an-chumhachtach agus foinsí cumhachta toisc go dtógann an tarchur ar feadh i bhfad. Ón taiscéalaí New Horizons, a bhfuil cumhacht 12 W ag a antenna tarchurtha, tar éis a eitilt in aice le Plútón, d'fhan eolaithe ar feadh míonna le haghaidh sraith iomlán sonraí tarchurtha.
An féidir an fhadhb seo a réiteach? Sea, is féidir, ach le haghaidh seo ní mór dúinn líonraí cumarsáide a thógáil ar fud an chórais gréine, ach éilíonn sé seo go leor ama, agus, ar ndóigh, insiltí airgeadais ollmhóra.
Cad is féidir linn a bheith ag súil leis ina dhiaidh sin?
Táim cinnte go bhfuil go leor eolais suimiúil ag fanacht linn ó dhromchla Mars agus níos faide i gcéin. Tá fonn ar an gcine daonna briseadh amach as an Domhan agus pláinéid i bhfad i gcéin agus córais gréine eile a iniúchadh. B'fhéidir, i gceann cúpla bliain, nach ndéanfaidh an t-alt seo de mo chuid ach leanaí scoile ar Mars nó áit éigin in Alpha Centauri aoibh gháire. B’fhéidir mar sin go n-eiteoidh an daonnacht chuig pláinéid eile chomh héasca agus chomh simplí agus atá muid anois ó Kyiv go Nua-Eabhrac. Tá mé cinnte de rud amháin, go bhfuil sé dodhéanta stop a chur le fonn an chine daonna spás a iniúchadh!
Suimiúil freisin: