Итак, представьте себе, что вам срочно необходимо связаться с ровером, находящимся на Марсе. Как же можно это сделать? Для того, чтобы у человечества была возможность хотя бы виртуально побывать на Марсе, сигнал, посланный от Земли, должен пройти минимум пятьдесят пять миллионов километров!
Даже при таком расстоянии, которое считается наименьшим и случается раз в 15-17 лет во время Великого противостояния, задержка получаемого сигнала составит примерно 3 минуты. Так как же тогда можно дозвониться до Марса и желательно без помех?
Как марсоходы управляются с Земли?
Несмотря на то, что планета Марс находится крайне далеко от нас, уже сейчас ее ржавую поверхность бороздят роверы, созданные человеком. Эти маленькие аппараты не только делают полноцветные снимки, но и передают на Землю огромное количество научных данных.
Для того, чтобы мы с вами смогли насладиться панорамными фотографиями марсианского ландшафта, ученые создали настоящую систему, которая позволяет нам отследить весь процесс передачи данных, полученных на Красной Планете.
Итак, чаще всего в процессе передачи данных с Марса участвуют 3 основные фигуры — центр космической связи, расположенный на Земле, спутник, расположенный на орбите Марса и сам марсоход.
Из-за того, что планета Земля очень быстро вращается вокруг своей оси, для обеспечения непрерывного сигнала с Марсом нам необходимо иметь несколько точек для приема и передачи данных. Такие точки называются станциями DSN. Станции расположены в США, Испании и Австралии, и, когда наша планета поворачивается в другую сторону, сигнал просто перебрасывается с одной станции на другую, позволяя ему управлять космическим аппаратом 24 часа в сутки.
Наиболее часто используемой станцией для связи с марсоходами является станция DSN, расположенная недалеко от столицы Австралии, Канберры. Этот комплекс имеет три активные антенны разных размеров: DSS-34 и DSS-45, чьи диаметры составляют 34 метра, и DSS-43, размер которой превышает 70 метров.
В целом, станция выполняет 4 различных функции. Так, для принятия четкого сигнала, идущего от Марса, станция в Канберре должна не просто получать зашифрованные данные, но и следить за возможностью коммуникации между двумя планетами, обрабатывать данные, передавать управляющие команды ученых на марсоход и мониторить системы самой станции DSN.
Станция DSN в Канберре, Австралия
Вся информация, которая должна быть принята на ровер, присылается на станцию DSN, откуда она отправляется в космическое путешествие к далекой «Красной Планете». Сигнал идет до планеты примерно 5-10 минут, при условии, что Марс находится на относительно близком от Земли расстоянии, после чего его ловит орбитальный марсианский спутник, который и отправляет закодированный сигнал на приемник марсохода.
Все марсоходы оборудованы специальными антеннами, каждая из которых используется для приема и передачи данных. Так, марсоход Curiosity оснащен сразу тремя антеннами, каждая из которых имеет свои собственные функции. LGA-антенна отвечает за прием информации, UHF-антенна чаще всего используется для передачи данных, а оборудование HGA отвечает за прием команд для управления ровером.
Иногда марсоход генерирует столько информации, что не всегда есть возможность отправить на Землю все полезные данные. Для того, чтобы решить эту проблему, специалисты НАСА устанавливают приоритеты важности, из-за чего часть данных просто удаляется, не достигнув нашей планеты.
Нужны ли спутники, чтобы связаться с Марсом?
Как мы выяснили ранее, для связи с марсоходами нам необходимо использовать спутники, находящиеся на орбите “Красной Планеты”. Каждый из таких спутников связывается с марсоходом через специальные коммуникационные окна, которые обычно длятся всего лишь несколько минут. Несмотря на короткое время взаимодействия, этого времени вполне достаточно для того, чтобы передать весь необходимый объем информации.
Если до 2006 года работу связиста выполнял спутник Odyssey, то в настоящее время вместе с ним работает новый спутник Mars Reconnaissance Orbiter или MRO. Помимо наличия весьма внушительного арсенала суперсовременных научных приборов, MRO оборудован и новейшей камерой HiRISE, позволяющей делать снимки с высоким разрешением.
Станции DSN находятся на связи с MRO примерно по 16 часов в сутки, так как все остальное время спутник находится с обратной стороны Марса и закрыт от передачи сигнала толщей планеты.
Несмотря на кажущуюся простоту процесса, стоимость одного часового звонка составляет в настоящее время примерно 10000 долларов. Так что, если однажды вам вдруг захочется совершить звонок в будущую марсианскую колонию, то для начала вам придется собрать приличную сумму. Что ж, после прочтения данной статьи вы хотя бы будете знать, почему ваш звонок будет стоить таких больших денег.
