Вы когда-нибудь задумывались о том, как «Вояджерам», запущенным почти полвека назад, все еще удается поддерживать связь с Землей, даже во время полета через межзвездное пространство? Если даже мой Wi-Fi, установленный в гостиной, не может работать в спальне, как эти корабли смогут общаться на расстоянии более 20 миллиардов километров? Связь с нашими космическими кораблями во время миссий в дальний космос — колоссальная технологическая задача, почти такая же сложная, как восстановление электроснабжения Сан-Паулу после урагана. И ключом к этому жизненно важному контакту является Сеть дальнего космоса, «Интернет космического пространства».
Сеть глубокого космоса, или просто DSN, представляет собой сеть гигантских антенн, стратегически расположенных в трех разных точках земного шара: Голдстоун в Калифорнии (США), Канберре в Австралии и Мадриде в Испании. Такое географическое распределение гарантирует, что при вращении Земли хотя бы одна антенна всегда «направлена» на наш космический корабль, поддерживая постоянную связь 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.
[ Campo de visão das antenas DSN. Distribuição garante que uma missão a mais de 30 mil km da Terra estará sempre coberta por, ao menos, uma estação – Créditos: SimonOrJ / wikimedia.org ]
Именно так DSN связывает нас с роботами-исследователями, такими как «Кьюриосити» и «Настойчивость», на Марсе, с «Новыми горизонтами», в дальних уголках Солнечной системы или с людьми, выполнявшими миссии на Луну в прошлом и будущем. Без надежной и эффективной связи наши величайшие космические достижения были бы невозможны.
Связь с космическими кораблями осуществляется на определенных радиочастотах, таких как диапазоны S, X и Ka, которые могут преодолевать огромные расстояния в космосе. Например, диапазон S работает на частотах от 2 до 4 ГГц и широко использовался в таких миссиях, как зонды «Вояджер». Диапазон X, более распространенный сегодня, работает в диапазоне от 8 до 12 ГГц и более эффективен для передачи данных на большие расстояния, как в случае с зондами, исследующими Марс. В последнее время в некоторых миссиях используется диапазон Ка (от 26 до 40 ГГц), поскольку он обеспечивает более высокую скорость передачи данных, необходимую для более быстрой отправки изображений и сложной информации.
[ Voyagers ainda mantém comunicação com a Terra, mesmo a 25 bilhões de quilômetros de distância, graças à Deep space Network – Créditos: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI) ]
И именно поэтому у нас нет прямой трансляции с живыми изображениями «Настойчивости на Марсе». Канал связи предпочтительно используется для важных действий. Контроллеры отправляют команды с Земли на зонды для выполнения маневров, сбора данных или фотографирования. Космический корабль, в свою очередь, отправляет обратно на Землю данные, такие как телеметрия, изображения и научная информация.
DSN была создана НАСА в 1960-х годах и сыграла важную роль в завоевании Луны. Сеть развивалась вместе с освоением космоса. Поначалу его антенны были меньше, а возможности связи были ограничены, но по мере того, как миссии становились все более сложными и отдаленными, DSN пришлось адаптироваться. Сегодня его гигантские антенны и современные системы обработки данных позволяют ему связываться с космическими кораблями, находящимися на расстоянии миллиардов километров, улавливая чрезвычайно слабые сигналы. Как будто слышно тиканье наручных часов, оставленных на Луне.
[ Instalações da Deep Space Network em Camberra, na Austrália – Créditos: CSIRO / wikimedia.org ]
Эта исключительная чувствительность имеет решающее значение для получения данных от исследовательских миссий в отдаленных регионах Солнечной системы, таких как зонд «Вояджер-1», который в настоящее время находится в 2,5 миллиардах километров от Земли и «шепчет» свою научную информацию из межзвездного пространства.
Помимо «Вояджеров», существование «Пионеров», ныне деактивированных, стало возможным только благодаря Сети дальнего космоса, которая позволила нам получить первые записи из самых дальних уголков Солнечной системы. Марсианские миссии, такие как «Кьюриосити» и «Настойчивость», используют DSN для получения впечатляющих изображений марсианской поверхности и данных о поисках жизни на Красной планете. А недавняя миссия OSIRIS-REx, которая собрала образцы с астероида Бенну, использовала DSN для отправки данных, которые могли бы раскрыть тайны происхождения жизни на Земле.
Читать далее:
- 10 интересных фактов о Луне
- Что было бы, если бы Луны не существовало?
- Ты сошел с ума на солнце? Гиперактивное пятно на звезде произвело рекордный взрыв
Но DSN также сталкивается с проблемами. Объем данных, генерируемых новыми космическими миссиями, растет в геометрической прогрессии, а пропускная способность сети ограничена. Поддержание современной инфраструктуры и расширение сети для поддержки будущих миссий, таких как пилотируемый полет на Марс или исследование спутников Юпитера и Сатурна, потребуют значительных инвестиций и разработки новых технологий.
[ “Selfie” do rover Perseverance, da NASA, mostrando o helicóptero Ingenuity ao fundo – Créditos: NASA/JPL-Caltech/MSSS ]
К счастью, ученые уже работают над инновационными решениями, такими как использование лазеров для космической связи, что обещает значительно увеличить скорость и мощность передачи данных. Разрабатываются новые, более эффективные и компактные антенные системы, а искусственный интеллект используется для оптимизации сигналов и снижения помех.
DSN — это гораздо больше, чем просто технологическая инфраструктура. Это связь, соединяющая нас с неизведанным, позволяющая расширить горизонты человечества, соединяющая нас с необъятностью Космоса. Именно из этого «интернета космического пространства» перемещаются наши зонды, знакомя нас с другими мирами, пышными планетами, астероидами, которые помогают нам узнать о формировании нашей Солнечной системы и лунах, на которых может быть жизнь. Благодаря Сети дальнего космоса мы завоевали Космос раз и навсегда, и по мере того, как миссии станут более амбициозными, она будет играть еще более важную роль, гарантируя, что человечество продолжит разгадывать тайны Вселенной, совершая все более высокие полеты.
Пост «Интернет в глубоком космосе: познакомьтесь с сетью глубокого космоса» впервые появился на сайте Olhar Digital.