当前位置: > 环亚娱乐手机客户端 > 正文

答:若何与深空探测器坚持联系?

作者:admin 时间:2018-01-18 点击:
答:如何与深空探测器保持联络?

空少问答

小讲堂

第四十九期

9

4

如何与深空探测器保持联络?

上周六,空少为大家留了1个成绩,来看看空少的解答以及从留言当选出的最佳谜底吧!

想要检查原成绩布景先容的友人们可以点击《问:如何与深空探测器保持联络?》~上面就让我们来看看空少的解答吧!

空少正解

答:对未知世界的探索始终以来都是人类开展的永久能源,跟着人类在近地空间的活动不断取得打破,向深空进发曾经成为人类懂得太阳系及宇宙的必定抉择。广泛懂得的深空探测,是指对月球以及更远的天体开展的空间探测活动。

深空探测不只可能加深我们对太阳系以及宇宙的演变及其构成的意识,同时还能催生出一些新技术和新学科,当初我们很多转变我们生涯出产方法的新技术就起源于深空探测活动的激烈需要。

从1958年8月美国发射第一颗月球探测器至今,深空探测曾经走过了快60个年初。在这时期人类的深空探测运动基础完成了太阳系内各类天体的全笼罩,如太阳、月球、七大行星及其卫星、小行星以及彗星等。在这个进程中人类获得了载人登月、小行星采样前往,发明地内行星存在水以中举一颗飞越太阳系的天然卫星等诸多冲破。

深空探测面对的艰苦良多,此中之一就是若何与地球坚持无效的沟通。深空探测器之所以能成为地球的使者就在于它能在人类的批示下实现一系列既定迷信义务,而不是散步太空,这所有得以完成的条件就是保障信息能无效传输,那深空探测器是怎样与地球停止联系的呢?

简单来说就是靠一口“锅”,这口“锅”的专业称号叫“高增益的抛物面天线”。抛物面天线就是用来吸收和发信号的器件,它和我们一般见到的“一柱擎天”天线纷歧样,它是一个存在核心的抛物面,平前进入抛物面的光芒、微波等电磁波城市会聚在这个焦点上。增益的意思是把传输信号停止缩小,如许能使信号更容易被接收了。简略来说,这个“锅”最大的长处就是增益高,这种“锅”在美国航空宇航局的深空探测器上及空中测控台站到处可见。

“游览者1号”上的“锅”天线


深空探测网位于澳大利亚堪培拉的70米跟40米天线

但是一口“锅”并不能处理一切的成绩,无线通信信号的衰减就与传输距离成对数反比关联,随着探测器越往深空进发,距离地球越来越远,对测控通信品质的请求也越来越高,同时信息传递的延时也会越来越重大。

如何处理这些成绩呢?信任第一种方式你必定也想到了,就是将“锅”的个头做得再大一些,今朝美国深空测控站最大口径的天线曾经到达了70米,但这个口径也曾经濒临极限了,“锅”不克不及再大了,那该怎样办呢?


美国深空探测网络DSN的最大的“锅 ”--直径70m的抛物面天线,它可以和“游览者”号停止联络。

聪慧的人们想到了用多个小型天线组成天线阵的办法来提高增益,经过将一定间距的自力天线接遭到的信号停止组合,可以无效晋升数据的传输效率。目前400个12米口径天线构成的天线阵可以达到等效口径为240米的效力,相称于以后70米大口径天线通信才能的120倍。同时我们也可以经过进步通信频率和增添发射功率来改良通信前提,目前美国70米口径的深空测控站重要采取X频段,34米口径天线为Ka频段,均可完成较高的传输速度和测控精度。

天线阵


在近地轨道上,延时简直不被觉察,假如前去火星,信息和指令的传递会呈现半个小时的来回延时,我想宇航员那时的心坎一定是瓦解的。针对信号延时的成绩,目前比拟风行的方法是依附存储转发,但是对更远的深空探测仍旧需要找到更好的措施,究竟卫星本身的内存和人类的忍受是无限的。

据本国媒体报道,美国航空宇航局就成功验证了应用激光为载体将信号疾速传递到探测器上的技巧,高清视频的传输速度可以达到50Mb/bit。此外,建破深空测控中继站、构建行星际网络以及利用量子通信技术(中国国民窃喜!)都将是未来的深空测控的开展方向。

因为地球的自转,空中每一个精心筛选的深空测控台站最多只能完成8小时的无效通讯,为此必需树立深空探测网来完成全天候测控。这里咱们就不得不提,世界上最强盛的深空通信体系--美国航空宇航局的深空探测网(DSN),它能够同时为多少十个空间探测名目供给全天候效劳,它所效劳追踪过的探测器可以编写一自己类航天摸索史上的“名人”录,从太阳系探测器“前驱者”号和“游览者”号、金星探测器“海员”号、火星探测器“勇气”号、木星探测器“伽利略”号和“朱诺”号、土星探测器“卡西尼-惠更斯”号以及各类行星探测器等,将来还将一直发明汗青!

美国深空探测网

美国航空宇航局的深空探测网(DSN)在寰球设有三个测控站,这三个测控站彼此经度间距达到120度,分辨位于澳大利亚堪培拉、西班牙马德里和美国加州的金石。这样的规划也利用了卫星三点定位的道理,不必担忧地球的自转,深空探测器总能处在一座测控站的监督范畴之内。深空探测网除了让数探测器上传或下载数据之外,还可以起到导航的感化,让探测器准确入轨或是轨道微调。


金石站34米天线正跟踪着进入视线的航天器

相对近地任务,深空探测任务面对了距离悠远、飞翔时间长、数据传输效力无限以及空间情况庞杂等一系列成绩,但经由50多年的探索和开展,深空探测曾经很好地处理了局部成绩并取得了一系列宏大的胜利。随着人类不断挑衅新高度,必将面临更多的挑战和难题,但对探索宇宙神秘和维护地球家园的信心必将率领我们走向星斗大海,开启深空探测的新篇章。

留言区?精选


@ 水蛇?????????

用中继卫星在大气层外发射短波信号,或使用近程幽微衰减的中微子或引力波,还可以使用量子纠缠效应。

@ 逐梦者

应当是用多基站与高频定向发射,以美国国度航空航天局的DSN(Deep Space Network即深空收集)为例,其主题就是位于澳年夜利亚的无线电站,地球外溢电波消失速度快,所以只有用一个特定的高频信号就好了,然而在空间中旌旗灯号轻易受太阳风等影响,所以这仍是要随一点缘分的

@ ?守护 ice-wing

以游览者一号为例: 起首游览者1号的喷射性同位素电池应用的是半衰期长达89.6年的Pu-238,这会支撑它在相称长的一段时光内持续向地球发射信号。 详细发射过程大略是:信息调制到发射机上,经过游览者号的高增益天线或中增益天线朝地球标的目的发射。 值得一提的是:游览者1号的天线直径是3.7米,与之对应的,地球上使用的是直径更大的天线接受和发射信号,游览者1号发射频率在8GHz波段,这是一个烦扰绝对较小的波段,所以即使功率只要23瓦,地球上依然可以接收失掉信号,反倒发射信号更难点。 游览者一号距离我们17光小时,地球与游览者号往返停止信息传输至多有34个小时的延迟 为了与间隔地球越远的探测器通信,我们须要更大的天线阵,后来NASA和ESA做了70m天线阵的深空探测网络 ps:看着DSN上的波形一个个的消散,再一个个的新参加,有种丢了孩子的伤感

@ Typing...

靠卫星中继

感激大师的支持,我们下期再会!
下一篇:没有了
Copyright 2017 环亚娱乐 All Rights Reserved