火星でのコミュニケヌション





4月12日は、囜際宇宙飛行の日です。 人類がその発展の第䞀歩を螏み出した瞬間から半䞖玀以䞊が過ぎたした。 䞀連の玠晎らしい技術的および科孊的勝利により、私たちは星に近づきたした。 発芋ぞの枇望は、新しい神秘的な䞖界を理解するために描かれおいたす。 空の赀い「星」である火星は、叀代から人々の泚目を集めおきたした。 地球に信じられないほど䌌おいたすが、それでも異質の䞖界はただ倚くの研究者の意識を残しおいたせん。 おそらく近い将来、人の小さな研究コロニヌが火星にどのように珟れるかを目撃できるでしょう。 ゚ンゞニアは倚くの課題に盎面したす。 Habréには、さたざたな分野の専門家が倚数おり、それぞれが幅広い芖野ず特定の知識を持っおいたす。 私は集合的な心を䜿甚し、この蚘事では、人のコロニヌがあった堎合、火星での接続がどのように芋えるかを反映するこずを提案したす。









このディスカッション蚘事では、火星で研究人間居䜏地間のコミュニケヌションを組織化する仮想的な技術タスクに぀いお説明したす。 さたざたなレベルの準備の読者が参加するために、この蚘事ではいく぀かの基本的な技術甚語の簡単な説明を提䟛し、レヌザヌを䜿甚したオヌプンな光通信の原理、および固定通信衛星の蚭蚈に関するいく぀かの問題に䞻な泚意を払っおいたす。











むラスト21、キャラクタヌ45 081。













議論の出発点ずしお、この問題に関する私の考えのいく぀かず、いく぀かの無線工孊の抂念の簡朔な説明を以䞋に瀺したす。 経隓豊富な読者は、各セクションの最埌で簡単な芁玄のみを読むこずができたす。









システムを蚭蚈するずきは、その䞻な目的を垞に明確に理解する必芁がありたす。 特定の関数テンプレヌトを䜜成しお厳密にそれに埓うこずは、それほど簡単ではないこずがよくありたす。 この蚘事では、火星の研究ステヌション間の通信を敎理するための通信システムの抂念を䜜成するこずを目的ずしおいたす。 ステヌションは、任意の距離で盞互に削陀できるず想定されおいたす。 ほずんどの堎合、䞻なネットワヌクトラフィックは、さたざたなデバむスのテレメトリ、オヌディオおよびビデオのストリヌムなどの調査デヌタです。 火星に人が絶え間なく存圚するこずは、䟋えば面癜いものなど、研究以倖の性質のさたざたなサヌビスを備えたロヌカルなグロヌバルネットワヌクを構築するための掚進力ずしお機胜するこずを吊定する必芁はありたせん。 この堎合、ロヌカルグロヌバルネットワヌクず地球䞊のむンタヌネットを同期するタスクが衚瀺される堎合がありたす。 このタスクは単玔なものずはほど遠いものであり、その゜リュヌションは倚くのニュアンスを考慮に入れる必芁がありたす。 科孊的な野心に加えお、技術プロゞェクトは経枈的実珟可胜性に基づいおいなければなりたせん。 電気通信システムの展開は正圓化されないこずに泚意する必芁がありたす。 倚くの人々は、地球䞊の珟代のむンタヌネットの䞻芁な高速道路が光通信回線で動䜜するこずを知っおいたす。 火星でのこのような経隓の適甚は、光回線のために地球䞊のむンフラストラクチャを展開する必芁があるため、おそらく最適ではありたせん。 通垞、圌らが研究ステヌションに぀いお話すずき、圌らは集䞭的な技術サポヌトが組織されおいる研究者の䞀皮の地元の定䜏を瀺唆するので、これは望たしくありたせん。 すでに述べたように、別の研究ステヌションが近くにある必芁はありたせん。 さらに、䜕らかの理由が和解を離れるのに圹立぀堎合がありたす。 䞊蚘に基づいお、さたざたなオプションを分析し、最適なものを遞択する必芁がありたす。集合的な議論を䜿甚するず、倚くの芁因を考慮するこずができたす。 議論を始める前に、赀い惑星の特城に぀いおいく぀かの蚀葉を蚀わなければなりたせん。









ステップ1.火星





火星は倪陜系の4番目の惑星です。 地球よりわずかに小さくお軜いです 。 火星では、倧気は地球よりも非垞に垌薄で涌しいですが、それにもかかわらず、地球ず火星には共通の特城がありたす。













火星の1日は地球ず同じように続きたす。ほが24時間24時間37分23秒です。 季節もありたすが、倪陜の呚りの軌道が長いため、長持ちしたす。 空は青く 、癜い雲さえありたす。 ただし、火星の迷惑な塵は、おそらく呚囲の颚景に赀みを垯びた色合いを䞎える可胜性がありたす。 火星の倧気のおおよその構造を以䞋のアプリケヌションに瀺したす。













気圧が䜎い、磁堎が非垞に匱い、霜が降りやすい気候、倧気䞭の酞玠濃床が䜎いなどの理由で、火星の人は特別なスヌツを着お移動する必芁がありたす。 さもなければ、人は窒息たたは爆発的な枛圧から数秒で死亡したす。 攟射線から保護するためには、土の厚さの䞋にステヌションを建蚭する必芁がありたす。その入り口には、ゲヌトりェむを装備する必芁がありたす。 おそらく、兞型的な火星ステヌションは次のようになりたす。













火星、その特城、怍民地化の問題に関する詳现は、远加の文献に蚘茉されおおり、蚘事ぞのリンクは蚘事の最埌にありたす。









火星は興味深い倩䜓であり、地球に非垞によく䌌おおり、珟代の技術からアクセス可胜な距離に䜍眮しおいたす。 火星の怍民地化により、その資源を産業目的に䜿甚できるようになり、惑星の特城が宇宙産業や宇宙船の研究ず打ち䞊げに理想的な条件を䜜り出したす 火星の2番目の宇宙速床は地球よりも遅い。











ステップ2.通信回線





圌らの宇宙蚈画の倚くの宇宙力は、火星の将来の探玢的怍民地化を瀺唆しおいたす。 したがっお、䞊蚘のように、惑星䞊には任意の距離で互いに離れおおり、十分に倧きな垯域幅で信頌できる通信チャネルを線成する必芁がある耇数の異なる研究ステヌションが存圚する可胜性があるず想定する必芁がありたす。 ここで、チャネル垯域幅は、この通信チャネルを介しお1秒で送信できる情報の最倧量ビット単䜍ず理解されたす。 文献では、この抂念は「チャネル容量」 チャネル容量ずいう名前でも芋぀けるこずができたす。









研究ステヌションの倖郚にむンフラストラクチャを展開するこずは、コストがかかり、プロゞェクトが耇雑になるため、望たしくありたせん。したがっお、 地球䞊での光ファむバヌ通信回線地球䞊で最適な゜リュヌションの䜿甚は最適ではありたせん。 したがっお、远加の構造を構築する必芁がない唯䞀の利甚可胜な゜リュヌションは、ワむダレステクノロゞの䜿甚です。









最新のワむダレス技術は、情報のキャリアずしお電磁波を䜿甚しおいたす。 遞択が電磁波にかかった䞻な理由は、その䌝播の速床ず「範囲」です。 自由空間では、電磁堎の波は毎秒玄299,792,458メヌトルの速床で䌝播し、長い距離をカバヌできたす たずえば、音を介した情報亀換は、本質的に波が物質たずえば、空気分子を䌝播する無線通信技術ですが、䌝播速床ず「範囲」の䞡方で著しく劣っおいたす。









電磁波が䌝播できる範囲は無限ですが、実際には、電磁波が運ぶ゚ネルギヌに䟝存したす。 宇宙を䌝播するずき、゚ネルギヌは垞に倱われたす。 電磁波は、媒䜓の原子や分子ず盞互䜜甚したす。 したがっお、電磁波が運ぶ゚ネルギヌが倚いほど、それを「芋る」こずができたす。 実際、非垞に高い゚ネルギヌでは、興味深い物理的効果が媒䜓に珟れ始め、情報を送信するタスクが

そのような波の䜿甚は耇雑です。 技術的な甚途では、パラメヌタヌがよく䜿甚されたす-電力は、単䜍時間あたりに波が運ぶ゚ネルギヌの量を瀺したす。 この問題に぀いおは、匕甚元で詳しく説明されおいたす。









同じ方向に同じ距離を䌝播する2぀の波が、異なる量の゚ネルギヌを倱うこずに気付くかもしれたせん。 これは、電力に加えお、他の波パラメヌタも考慮する必芁があるこずを瀺唆しおいたす。 物理孊では、振動ず波は密接に関連したプロセスであり、数孊的に類䌌した匏ず本質的に同じパラメヌタヌによっお決定されたす。 最も重芁なのは、発振呚波数たたは波の呚波数です。 このパラメヌタヌは、プロセスの速床を特城付けたす。 1぀の振動が発生する時間を呚期ず呌び、この時間䞭に波が移動する距離を波長ず呌びたす。 呚波数ず波長は盞互接続されおいたす。 発振呚波数が高いほど、波長は短くなりたす。 したがっお、呚波数の抂念ず波長の抂念の䞡方を䜿甚しお、それらの関係を理解するこずも等しく可胜です。 電磁波の呚波数長さが、特定の媒䜓で倱われる゚ネルギヌ量を実質的に決定したす。 これは、量子物理孊および物質の構造的特城ず密接に関連しおいたす。 この質問は非垞に耇雑で、膚倧な数のニュアンスがありたす。









火星の倧気である䌝播の䞻な媒䜓で、どの電磁波がより倚くの゚ネルギヌを倱うか、そしおどれがより少ないかを確認するこずが重芁です。 火星の倧気は二酞化炭玠、窒玠、酞玠だけであり、氎蒞気を含む他のガスの䞍玔物を含んでいるこずを理解する必芁がありたす。 したがっお、゚ネルギヌ損倱ぞの䞻な寄䞎はこれらのガスに関連しおいたす。 䞋の図をご芧ください。異なる呚波数波長での氎蒞気ず酞玠の枛衰゚ネルギヌ吞収を瀺すグラフです。 グラフは呚波数波長の比范的小さな郚分を瀺しおいたすが、呚波数波長の党範囲の䞭で、他のものよりも枛衰が小さい領域があるこずは明らかです。 これらは、いわゆる「透明床りィンドり」です。 情報の亀換には、そのような呚波数波長を䜿甚しおください。













異なる呚波数で吞収される゚ネルギヌの量はかなり広い範囲で倉化する可胜性があるため、工孊の実践では、䟿宜䞊、盞察単䜍の察数スケヌルが䜿甚されたす。 これは、倚数のレコヌドを削陀し、蚈算を枛らすため、䟿利です。 スケヌルは盞察単䜍を䜿甚するため、関係で動䜜したす。 これらの比率の枬定単䜍はdBデシベルです。 たずえば、䌝播䞭に電磁波が1000倍に枛衰したこずを蚘述する必芁はなく、30 dBを曞き蟌むだけです。 図は、このスケヌルぞの倉換の原理を説明しおいたす。













゚ンゞニアリングでは、盞察察数スケヌルに切り替えるこずも䟿利です。絶察倀の堎合は、単玔に合意された数で単玔に分割正芏化したす。 そのため、通垞はワットWで枬定される電力を蚘述するために、単䜍dBmデシベル/ミリワットが導入されたす。 このため、電力は単玔に1 mW ミリワットで陀算されたす。









電磁波の圢で䌝搬する信号のパワヌず呚波数範囲は、䞋図に瀺す有名なシャノンの公匏により、実際の通信チャネルの垯域幅に関連しおいたす。













この信号ずそのスペクトル、およびそれらの盞互接続方法に぀いおは、 この蚘事ですでに説明したした。 自然界では、電磁波を含め、倚くの物理的プロセスが本質的に振動調和しおいるこずを思い出させおください。 したがっお、信号で動䜜する応甚自然科孊では、スペクトルの数孊的装眮䞀連の単玔な振動が広く応甚されたした。 䞊蚘のように、信号䌝搬ぱネルギヌ䌝達に関連しおいたす。 スペクトルの蚀語では、信号の各基本振動調和は、信号党䜓の総゚ネルギヌの䞀郚を運びたす。 たた、99の゚ネルギヌを含み、信号垯域 FCCバヌゞョンによるず呌ばれる呚波数範囲は、シャノンの匏に衚瀺されたす。 質問は圓然発生する可胜性がありたす。なぜ100ではないのでしょうか。 事実は、すべおの信号゚ネルギヌがすべおの呚波数で塗り぀ぶされおいるこずです。 実信号垯域の幅は無限です。 そのような抂念はあたり有益ではなく、実際的な利点はありたせん。 信号の䞻な゚ネルギヌが集䞭する呚波数範囲があり、それがその特性を決定したす。 写真を芋るずよりはっきりしたす。













信号垯域には他にも定矩がありたすが、それらはすべおむデオロギヌ的に類䌌しおおり、唯䞀の違いは特定のアプリケヌションの定矩の容易さです。 これに぀いおの詳现は、蚘事の最埌に匕甚されおいる文献をご芧ください。









したがっお、怜蚎䞭の通信システムが必芁な垯域幅を所有するためには、呚波数範囲波長 、信号垯域幅、およびその電力を遞択する必芁がありたす。 これらの数量はすべお実際には制限されおいたす。その理由は、別の䌚話のトピックです。 この蚘事では、実際のシステムの垯域、電力、および呚波数の倀は制限からほど遠いため、このような境界がないず考えるのは間違いではありたせん。 情報は、高呚波信号による電磁波によっお送信されたす。高呚波信号は、電力損倱を最小限に抑えるために、倧気の透明床りィンドりず䞀臎しおいる必芁がありたす。 この呚波数はキャリアず呌ばれたす。 搬送波呚波数を倉調するこずにより、この信号にデヌタが入力されたす。 倉調信号の呚波数は、結果の倉調埌の信号の垯域に比䟋したす。 通垞、電気通信システムでは、この堎合、結果の信号倉調埌は高調波圢状ずあたり倉わらないずいう事実により、垯域は搬送呚波数よりもはるかに小さくなりたす 広い信号垯域は、信号スペクトルに高呚波成分が存圚するこずを意味し、信号をより耇雑な圢状にしたす これは、機噚が䞍完党であるずいう事実を考慮しお必芁であり、電磁波の䌝播䞭に起こりうる歪みを陀去するために、この芁件を満たさなければなりたせん。 䞋の図は、スペクトルの蚀語による信号倉調の原理を瀺しおいたす。













最終的に、情報の倧きなフロヌを送信するには、より広い呚波数垯域が必芁であり、それぞれの信号の調和を維持するためにより高い呚波数の搬送波が必芁であるず結論付けるこずができたす。 単䞀のキャリアでギガビットのデヌタストリヌムを送信するには、およそギガヘルツの垯域幅数桁を芋るこずができる条件付き掚定倀が必芁であり、最終的には光の範囲に察応する垯域テラヘルツよりも数桁高いキャリアが必芁になりたす。 光孊範囲では、呚波数の抂念ではなく波長を䜿甚するのが䞀般的です。 これらは同等の抂念であるこずを思い出させおください。 テラヘルツの呚波数範囲は、 ナノメヌトルの波長範囲に察応しおいたす。









さらに、 分極の抂念は、波の䌝播珟象に関連付けられおいたす。 これは興味深い珟象であり、その蚘述には芖芚的な数孊的特城がありたす。 詳现に觊れない堎合、これは空間内の波の特定の方向です。 異なる偏光で同じ呚波数で同じ方向に䌝搬する2぀の電磁波は、異なる方法で枛衰する可胜性がありたす。 䞋の図は、波の偏光方向の明確な類䌌性を瀺しおいたす。 この珟象の詳现は、電気力孊に関する文献に蚘茉されおいたす。 さたざたな歪みのある媒䜓を介しお非垞に長い距離を䌝送する堎合、電磁波の偏光を考慮するずその関連性が倱われたす。













あらゆる範囲の電磁波の䌝播の画像を芖芚的に衚瀺するには、ただあなたの呚りを芋おください。 結局のずころ、光は、䞊蚘のように、電磁波でもありたす。 これらは非垞に狭い呚波数範囲の波であり、そのパワヌ匷床は人間の目で蚘録されたす。 さたざたな効果ハむラむト、シャドり、郚分シェヌドなど -これはすべお、波や他の呚波数に固有のものです。 異なる呚波数の波の分垃は、呚囲のオブゞェクトによっお異なる圱響を受けるこずに泚意しおください。 たずえば、ある呚波数の波では、火星の砂挠の平原にある孀独なロケットは䌝播の障害になりたすが、他の人は気づかないでしょう。 したがっお、媒䜓に加えお、電磁波の䌝播も呚囲の物䜓の圱響を受けたす。 オブゞェクトの幟䜕孊的な寞法に応じお、波はオブゞェクトから跳ね返ったり、曲がったり、散乱したりしたす。 宇宙空間での電磁波の䌝播も電気力孊によっお研究されおいたす。













光ずの類掚により、光線の圢の電波の䌝播を想像するのが䟿利な堎合がありたす。 次に、情報を亀換するために、送信者は受信者の方向に電磁波のビヌムを攟射し、受信者はそれを受信したす。 それらの間の経路䞊にビヌムが回るこずができないオブゞェクトがある堎合、波は反射たたは散乱され、受信機は情報を受信できなくなりたす。 オブゞェクトが倧きい堎合、それらのいく぀かがあり、それらは郜垂の膚倧な数の家や火星の衚面の耇雑な岩のレリヌフなど、䜕らかの圢で非垞に難しい堎所にあり、受信者は盎接たたは䜕らかのオブゞェクトから反射されるビヌムを受信できる可胜性がありたすいく぀かの光線が撮圱される堎合がありたす。 この珟象はマルチパス䌝播ず呌ばれたす。 電磁波を受信する人にずっお、この効果は䜕らかのトラブルを匕き起こす可胜性がありたす。 たずえば、受信機が耇数の光線を受信し、光線が互いに䞭和し、受信機が電磁波を認識しないように圢成されるような状況が考えられたす。 この珟象はフェヌゞングず呌ばれたす。 配垃の詳现に぀いおは、远加の資料を参照しおください。









送信者たたは受信者の動きは、フェヌゞングの可胜性を含む電磁波の特定の倉化も匕き起こしたす。 ただし、䞻な効果は、移動するず、受信者には電磁波の呚波数長さが倉化するように芋えるこずです。 この珟象は、ドップラヌ効果ず呌ばれたす 。 移動通信システムは、この効果の圱響を必ず考慮に入れなければなりたせん。 その効果は広く芋られ、波のプロセスがあるずころすべおに芋られたす。 たた、この効果にはさたざたな皮類があり、倚くの興味深い珟象を匕き起こす可胜性があり、それらは文献で詳现に読むこずができたす。













長距離を䌝播する堎合、気象状況、倧気の構造、火星の衚面の曲率など、たすたすさたざたな芁因を考慮する必芁がありたす。 珟代の地䞊無線通信システムは、䞋局倧気では比范的短い距離で動䜜したす-察流圏、したがっお、雚たたは雪のみが電磁波の䌝播に圱響を䞎えるこずができ、䞊蚘のように、すべおが雚の粒子雪ず呚波数波長のサむズに䟝存したす。 火星でも同様の状況がありたすが、䞻に塵は散乱粒子ずしお機胜したす。 惑星付近の空間空間ずの通信を敎理する必芁がある堎合、このためには、察流圏、電離局を通過する電磁波の通過を考慮し、䌝搬䞭のビヌム曲率などを考慮する必芁がありたす。 これらすべおの珟象は火星ず地球の䞡方に存圚したすが、すべおは火星の倧気の匷い垌薄化によっお決定されるため、違いは効果の順序にありたす。









電磁攟射は、パワヌ、プラむベヌトレンゞ波長、および偏光によっお特城付けられたす。 受信機から送信機に䌝搬する際、電磁波はさたざたなマむナス芁因の圱響を受ける可胜性があり、最終的には無線チャネルの垯域幅の枛少シャノン匏たたは通信の完党な損倱に぀ながりたす。 倧きなチャネル垯域幅を持぀ステヌション間の無線通信を線成するには、光孊範囲の電磁攟射を䜿甚する必芁がありたす。 この芁件は、技術的な考慮事項に基づいおいたす。 動䜜呚波数波長を遞択する際には、火星の倧気䞭の塵の存圚ず同様に、「透明窓」を考慮する必芁がありたす。 倧気が非垞に垌薄であるため、倚くの圱響は攟射線の䌝播にほずんど圱響したせん。 可芖光範囲では、倧気䞭の枛衰は無芖できたす。 光孊分野における最良の攟射線源はレヌザヌです。 この原理に基づいお構築可胜なシステムを芋おみたしょう。











ステップ3.レヌザヌチャネル





いわゆるFSOテクノロゞヌ自由空間光孊に぀いお話しおいる。 これは地球䞊で開発された十分な技術であり、有線通信回線、特に収益性の高い堎所のファむバパスを眮き換えるために䜿甚されたす。 通信回線の䞻な芁件は、受信機ず送信機の間の盎接的な可芖性の条件です。 ただし、このような条件の火星の条件䞋では、システムの適甚は非垞に非効率的である可胜性がありたす。倧気の䞋局では、高濃床のダストが存圚する可胜性があり、これにより匷い光散乱が生じ、その結果、䌝送容量が䜎䞋するか、信号損倱さえ生じる可胜性があるためです。 さらに、芋通し距離は、惑星の衚面の曲率によっお制限されたす。 䞭継局を䜿甚するず状況を改善できたすが、この方法は無効です。 远加のむンフラストラクチャの組織に぀ながりたす。 より野心的で効果的なのは、火星の静止軌道でリピヌタヌを䜿甚するこずです。













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ハヌドりェアコンピュヌティングは、フォヌルトトレランス、䜎゚ネルギヌ消費、熱䌝達、寞法、および重量に察する芁件の増加を陀いお、埓来の電子機噚です。 アヌキテクチャの芳点からは、通垞、地䞊電子機噚ず倧きな違いはありたせん。 通垞、マルチプロセッサアヌキテクチャが䜿甚されたす。マルチプロセッサアヌキテクチャでは、残りの蚈算を分散するメむンプロセッサが1぀あり、砎損しおいる堎合、他のプロセッサがメむンのプロセッサになる可胜性がありたす。 システムは耇雑ですが、必芁な信頌性を提䟛できたす。 バス、むンタヌフェむス、メモリは、埓来の地䞊システムに䌌おいたす。 䞻な危険性は、攟射線の圱響であり、デゞタル回路の論理違反、オペアンプの電圧倉化、発熱の増加などに぀ながる可胜性がありたす。ハヌドりェアおよび゜フトりェアレベルでチェックサムを垞にチェックするこずにより、゚ラヌ修正特別なコヌド 、および冗長性党䜓たたは䞀郚の鉄の耇補 。









゜フトりェアに関しおは、それらの芁件は非垞に厳しいです。飛行制埡システムのハヌドリアルタむム、地衚ずの䜍眮ずサヌビスの接続、およびそれほど厳しいものではありたせん

通信衛星の堎合、飛行任務に関連するさたざたな操䜜の時間たでに、これは亀換装眮の制埡です。 この堎合、システムは通垞の高速オペレヌティングシステム、堎合によっおはアセンブリKolibri OSで制埡できたす。 このようなシステムの゜フトりェア開発は、非垞に責任があり難しい䜜業です。 そのようなシステムでは、SpecTRM-RL 仕様ツヌルおよび芁件方法論に類䌌した特殊なCADシステムの䜿甚を含むテストず蚈画に時間の90が費やされ、コヌディング自䜓はわずか10です。 衛星システム甚の゜フトりェアの開発に関する詳现は、文献に蚘茉されおいたす。









怜蚎䞭のレヌザヌチャネルでは、衛星の光孊郚品、特に信号を受信しお​​光怜出噚に送る光孊郚品が非垞に重芁です。これに぀いおは前のセクションで説明したした。 この光孊システムを特城付けるには、アンテナの理論からの攟射パタヌンの抂念を䜿甚するず䟿利です。 詳现を説明しない堎合、このような図は通垞、レシヌバヌのある面で考慮され、レシヌバヌが異なる角床で照射されたずきに受信される信号レベルが瀺されたす。 そのようなシステムには、「盲点」があり、そこから攟射が盎接受信機に到達するこずはありたせん。 レヌザヌチャネルの堎合、これは、衛星ずの通信を確立できる火星の衚面積が制限されるこずを意味したすいずれにしおも、制限は倧きくなりたすが、半埄が倧きく、氎平線が原因です。 この問題の具䜓的な解決策は、 「ファセットビゞョン」のテクノロゞヌを䜿甚するこずです。 このテクノロゞヌの䞭心にあるのは、 フラむアむデザむンで、呚囲を360床芋るこずができたす。 したがっお、埓来の図に瀺すように、衛星の芖野角を広げるこずができたす。













ファセットビゞョンは、䞭継衛星間、および堎合によっおはフォボスやデむモスなどの他の倩䜓ず通信する機胜を提䟛できたすが、これはより耇雑なタスクです。









レヌザヌ通信チャネルの静止軌道で衛星䞭継噚を䜿甚するず、プロゞェクトの耇雑さが増したすが、同時に、䞻に通信範囲の拡倧ずいう点で倚くの利点がありたす。 衛星の限られたリ゜ヌスにより、アヌキテクチャの特定の芁件が決たりたす。たずえば、火星で同様の送信機のパワヌレヌザヌを䜿甚するこずは困難な堎合がありたす。その堎合、より匱い゚ミッタヌを䜿甚し、これをより倧きな開口郚受信領域を持぀反察偎の受信機で補償する必芁がありたす。











ステップ5.デヌタ転送





この蚘事で怜蚎されおいるレヌザヌ通信チャネルは、テレメトリ送信はもちろんのこず、ステヌション間で音声ずビデオのブロヌドキャストを提䟛できるなど、倚数の通信ニヌズをカバヌできたす。 掚定倀で1 Gbit / sのチャネル容量に察しお非垞に実際のシステムパラメヌタヌが取埗されたこずに気づいた堎合、これは驚くこずではありたせん。









光チャネルは、いく぀かの予期しない芁因の発生が通信の損倱に぀ながるずいう意味で安定しおいたせん。 たずえば、ダストストヌムが発生するず、数癟デシベルのチャネルに枛衰が生じ、情報を送信する可胜性がなくなりたす。 これを防ぐには、バックアップ無線チャネルを必ずシステムに含める必芁がありたす。 珟圚、衛星通信で地球䞊で䜿甚されおいるもののように。 このようなチャネルの垯域幅ははるかに䜎くなりたすが、予期しない状況の堎合には、少なくずも䜕らかの皮類の接続が存圚したす。 無線チャネルは、光孊システムを指すずきにも圹立ちたす。 向きの圱響を受けにくい。 誘導を容易にするために、レヌザヌ攟射の焊点をわずかにずらすこずができたす。これにより、受信偎に倧きなスポットが䜜成され、衛星に入りやすくなりたす。 接続を確立した埌、システムの焊点を戻し、受信機、この堎合は送信機の最倧攟射が厳密に受信機に向けられるようにしたす。













メむンチャネルで通信がない堎合の情報転送の問題の解決策は、他の方法で芋぀けるこずができたす。 技術は止たっおおらず、おそらくすぐに新しい原理に基づいお代替のデヌタ䌝送システムが登堎するでしょう。 最近、研究者はニュヌトリノビヌムによるデヌタの䌝送に関する実隓を行うこずができたした。 圓然のこずながら、この実隓は実際の応甚にはほど遠いですが、ニュヌトリノの貫通胜力を考慮に入れるず、ほずんどすべおの条件で長距離にわたっおメッセヌゞを送信できるこずがすでにわかりたした。 これは、惑星を介しお盎接惑星の反察偎に情報を転送する必芁がある堎合に特に圹立ちたす。









最も可胜性が高いのは、光通信チャネルが䜕らかのファむバネットワヌクずむンタヌフェむスするこずです。これは、 「ラストマむル」の優れた゜リュヌションです。 この堎合、暙準の調和に぀いお考える必芁がありたす。 ほずんどの堎合、ネットワヌク党䜓がSDHアヌキテクチャに埓っお構築され考慮されるチャネルはSTM-16レベルを提䟛できる 、リレヌず端末の同期を確保する必芁がありたす。 最も正確な電子デバむスずしお量子呚波数暙準を蚭定し、リピヌタヌず無線チャネルで惑星に同期するための信号をブロヌドキャストするず、すべおの通信チャネルシステムが同期しお動䜜したす。









たずえば、人々を茞送するためのロヌバヌや車などのモバむルシステムに぀いおは、特定の半埄で適切な通信を提䟛する超高呚波数300-3000 MHzたたは超高呚波数3-30 GHzで特定の無線チャネルを展開する必芁がありたす。 ステヌション内で、倧きい堎合、無線システムは䞀皮のLTE 、 WiMAXに分割できたす。 ステヌションからの深刻な距離が暗瀺されおいる堎合、高いアンテナを配眮し、より長い波でより遠くのオブゞェクトず通信できたす。 この問題は、長距離および短距離通信のさたざたなシステムが存圚する地球䞊の技術的問題の枠組みですでに解決されおいたす。









倚数の研究ステヌションず衛星トランスポンダヌからの火星䞊のグロヌバルネットワヌクの存圚には、地球サヌビスずの同期が必芁になる可胜性がありたす。 ここでの党䜓の問題は、信号の遅延です。 惑星間の「短い」距離で波のパケットを転送するには、玄3分かかりたす。 最悪の堎合、玄20分です。 これには、地球䞊の火星人および火星䞊の地球人向けのサヌビスを蚭蚈する際に特定のアプロヌチが必芁です。 たたは、 バヌゞョン管理システムで珟圚䜿甚されおいる゜リュヌションを䜿甚できたす 。









この蚘事では、火星の研究ステヌション間の仮想通信システムに぀いおの議論のトピックを提案したした。 さたざたなレベルのトレヌニングの読者の幅広いサヌクルを匕き付けるために、いく぀かの基本的な技術甚語の簡単な説明が提䟛されおいたす。 基瀎ずしお、火星の静止軌道で衛星リレヌを介しおオヌプンな光通信チャネルを䜿甚するずいうアむデア、および倚くの関連する技術的な問題を解決するためのいく぀かの前提条件が合理的に提案されたした。 以䞋の曞籍ず蚘事のリストは、質問に察する答えを芋぀けるのに圹立ちたす。 考えられおいる問題を解決するためのアむデアず提案特に根本的に異なるを芋おうれしいです。











ステップ6.読む



  1. ホヌ・クリスチャン、ナセル・ゎルシャン、クリオレ・アルビダス。 電波

    火星ずその呚蟺でのコミュニケヌションのための䌝播ハンドブック。
  2. NASA 火星の事実。
  3. CEシャノンずW.りィヌバヌ。 情報の数孊的理論。
  4. ブロンシュタむンV.A.プラネットマヌズ
  5. Landau、L.D.、Lifshits、E.M. Field Theory。
  6. Grudinskaya G.P.電波䌝搬。
  7. Nikolsky V.V.電波の電気力孊ず䌝播。
  8. Pimenov Yu。V.技術的な電気力孊。
  9. Shannikov D.V.技術的な電気力孊。 アンテナデバむスず電磁波の䌝播。
  10. マリキンG. B.サニャック効果。 正しい説明ず誀った説明。
  11. Goldstein L.D.、Zernov N.V.電磁界ず波動。
  12. ワルツ。 ゞェヌムズR.ずワむリヌJ.ラヌ゜ン。 宇宙ミッションの分析ず蚭蚈。
  13. Leach、Ronald J.゜フトりェア゚ンゞニアリング入門。
  14. 片平正史、ナンシヌ・G・レベ゜ン。 宇宙アプリケヌションでのSpecTRMの䜿甚。
  15. ピサカン、ビンセントL.、ロバヌトC.ムヌア。 宇宙システムの基瀎。
  16. ゜ロマチンV.ファセットビゞョン。
  17. むンカ・ハブリッツ。 むンフレヌタブル火星衚面枩宀の工孊的抂念。
  18. Georgi PetrovのMIT SM建築論文。
  19. プレシオクロナス デゞタル階局ずE1ストリヌム  esendjer 。




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