Bir neçə onillikdən sonra astronavtlar Marsa enəndə, bəlkə də, bir-biri ilə, planetdə və onun ətrafında olan avadanlıqlarla və Yer kürəsindəki missiyaya nəzarət etməklə ünsiyyət qurmağın bir yolunu tapmalı olacaqlar. Evdən bu qədər uzaqda yaşasalar da, şübhəsiz ki, sevdikləri ilə əlaqə saxlamaq, pleylistlərini güncəl saxlamaq və ya sevimli şoularının ən son epizodlarını yayımlamaq istəyəcəklər.

Ancaq Yer kürəsinin internetinə Wi-Fi bağlantısı qurmaq bir seçim olmayacaq. Yer sadəcə olaraq çox uzaqdır – planetlərin orbitlərində olduqları yerdən asılı olaraq təxminən 55 milyondan 400 milyon kilometrə qədər. Kosmosçuların başqa strategiyaya ehtiyacı olacaq.SN Xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin

Davam etməklə siz ən azı 13 yaşında olduğunuzu və Xidmət Şərtləri və Məxfilik Siyasəti ilə razılaşırsınız . 13 yaşdan aşağı? Science News Explores- ə baxın .

Avropa Kosmik Agentliyinin və ya Hollandiyanın Noordwijk şəhərində yerləşən ESA-nın sistem mühəndisi Claire Parfitt, insanların Marsa missiyaları üçün yaxşı kommunikasiya infrastrukturunun yaradılması vacibdir. “Hazırda bunun nə demək olduğunu anlamaq üçün ilkin mərhələdəyik.”

Tədqiqatçılar bəzi uzaq alternativlərlə yanaşı, mövcud şəbəkələri təkmilləşdirməyin yollarını sınaqdan keçirirlər. Məsələn, NASA-nın Oktyabr ayında Mars və Yupiter arasında bir asteroidi araşdırmaq işi ilə qalxan Psyche missiyası da lazerlərdən istifadə edərək planetlərarası əlaqəni sınaqdan keçirəcək. Lazerlər kosmik səyahətin ilk günlərindən istifadə edilən radio dalğalarından daha çox məlumat daşıya bilər.

Heç bir məlum strategiya Yer və Mars arasındakı əlaqədə vaxt gecikməsindən xilas ola bilməz; işıq sürəti ilə hərəkət edən bir mesaj bir tərəfli səyahət üçün dörd ilə 24 dəqiqə arasında bir vaxt alır. Başqa sözlə, WhatsApp-ın evə zəng etməsindən başqa, missiyaya nəzarət etmək üçün sürətli bir pingdən söhbət gedə bilməz.

Parfitt deyir ki, günəş Yer və Mars arasında gəldiyi zaman günəşin birləşməsi məsələsi də var. Bu, iki ildən bir bir neçə həftə baş verir və planetlər arasında əlaqə kəsilir. Sonuncu noyabr ayında baş tutdu.

Lakin yeni yanaşmalar Marsda rabitəni bizim Yerdə yaşadıqlarımıza daha çox uyğunlaşdıran imkanlar aça bilər. Ən azı bir tədqiqat qrupu maraqlandı: Marsın öz interneti olsaydı nə olardı?

Bu gün Mars rabitəsi necə işləyir

Bir neçə kosmos agentliyinin artıq Marsda Yerlə əlaqə saxlamalı olan eniş aparatları, roverləri və peykləri var.

NASA-nın Perseverance roverinə nəzər salaq. İki növ məlumat göndərir və qəbul edir. Bunlardan biri komanda və telemetriyadır, burada Yerdəki operatorlar təlimatlar göndərir, məlumat alır və bundan sonra nə edəcəyinə dair qərarlar verir. Persi adətən hər gün Yerdən 1000-dən çox əmr alır. İkincisi, Persinin topladığı elm məlumatlarıdır – məsələn, Mars qayalarının şəkilləri. Missiyasını bu ilin əvvəlində başa vuran İngenuity helikopteri , həmçinin İngenuity və Earth arasında məlumat və əmrləri ötürmək üçün əsas stansiya kimi xidmət edən roverə müntəzəm olaraq ping atırdı. NASA-nın Mars Odyssey və Mars Reconnaissance Orbiter və ya MRO və ESA-nın Trace Gas Orbiter və ya TGO da daxil olmaqla planetin ətrafında dövr edən orbitlər eyni şəkildə evə elm məlumatlarını göndərirlər.

Yerə zəng

Perseverance və digər Mars roverləri əksər əmrləri birbaşa X diapazonlu radio dalğaları vasitəsilə Yerdən alırlar. Persi kiçik həcmli məlumatları birbaşa göndərə bilsə də, məlumatları Yerə göndərmək üçün böyük antenaları olan Mars Relay Şəbəkəsindəki orbitlərdən birinə ötürmək üçün çox vaxt ultra yüksək tezlikli və ya UHF radio dalğalarından istifadə edir. Persi həm də İngenuity helikopteri ilə əlaqə üçün əsas stansiya kimi xidmət edirdi.

Sponsor Mesajı

Marsla ünsiyyətin çox hissəsi Mars Relay Şəbəkəsi vasitəsilə NASA-nın “sıx xoreoqrafiyası olan rəqs” kimi təsvir etdiyi şəkildə aparılır. Mars ətrafındakı beş orbitdən ibarət bu şəbəkə – MRO, TGO, MAVEN, Mars Odyssey və Mars Express – Yerə yönəlmiş antenalar vasitəsilə məlumat ötürür.

Ən son müşahidələrini Yerə göndərməli olan rover əvvəlcə ultra yüksək tezlikli radio ötürücülərindən istifadə edərək məlumatları orbitlərdən birinə ötürür. Əgər həmin orbitin Yerə baxış xətti yoxdursa, o, məlumatı əldə edənə qədər saxlaya bilər. Daha sonra məlumatlar Yer kürəsinə ötürülür, burada bütün dünyaya yayılmış güclü radio antenaları həmişə dərin kosmosdan pingləri dinləyir.

İnsan ekipajı Marsa endikdən sonra bu sistem kifayət qədər yaxşı olmayacaq. MIT-də fiber-optik və peyk rabitəsi üzrə tədqiqatçı Vinsent Çan yerli, yerüstü rabitəni problem kimi görmür. Marslı ekipaj radio tezliyi və mövcud simsiz texnologiyalardan istifadə edərək qarşılıqlı əlaqə qura bilər, deyir. Astronavtlar bir-birinə yaxın olduqda iki mini hücrə qülləsi kifayət edər və astronavtlar bir-birindən kifayət qədər uzaqda olduqda, üfüqdə mesajlar göndərilməli olduqda bir növ rele istifadə edilə bilər. Dünyanın ucqar bölgələrində yaşayan insanlar hər zaman oxşar şəkildə ünsiyyət qururlar. “Bu xidmətlər artıq fəaliyyətdədir” deyir Chan və “çox qənaətcil”.

Çan deyir ki, ekipajın eniş vasitəsindəki böyük bir antena Yerə doğru yönəldilib, yəqin ki, Mars tədqiqatçılarının quracağı ilk infrastruktur olardı, lakin sonra işlər daha da çətinləşə bilər. Yer əsaslı antenanın birbaşa görmə xətti olmadıqda, astronavtlar Yerlə əlaqə saxlamaq üçün Mars Relay Şəbəkəsinə bənzər orbital relelərdən istifadə edə bilərlər. Bir neçə orbiter gecə-gündüz əhatə dairəsi üçün əlçatan olmalı və onlar ağır məlumat ötürülməsi üçün optimallaşdırılmalıdır.

ESA hazırda bugünkü relay şəbəkəsini daha möhkəm etməyə çalışır. O, Mars Rabitə və Naviqasiya İnfrastrukturu və ya MARCONI adlı konsepsiyanın nəzərdən keçirilməsinin ilkin mərhələsindədir. Əgər irəliləsə, layihə Marsa gedən hər hansı bir missiyaya arxalana biləcək bir sıra rabitə və naviqasiya ilə əlaqəli faydalı yüklər hazırlayacaq.

Parfitt izah edir ki, orbitə yerləşdirildikdən sonra bu faydalı yüklər Marsda və onunla radio rabitəsini təmin etmək üçün qovşaq rolunu oynayacaq. Daha sonra gələcək missiyalarda istifadə üçün ətrafında qala bilərlər. “Nə qədər kütləvi eniş etsəniz, bir o qədər bahadır, buna görə də hər dəfə Marsa kütləvi rabitə sistemlərini endirmək istəməzsiniz” deyir.

Ənənəvi radiotezliklər aşağı məlumat sürəti üçün kifayət etsə də, lazer keçidindən istifadə eyni vaxt çərçivəsində 10-100 dəfə çox məlumat daşıya bilər. Radio dalğalarından yüz minlərlə dəfə çox olan optik dalğaların daha yüksək tezlikləri sayəsində daha çox məlumat toplana bilər. Beləliklə, bu tip optik siqnal kosmos rabitəsinin istiqamətləndirilə biləcəyi yerdir.

Kosmosda lazer rabitəsi

Keçən oktyabr ayında buraxılan Psyche kosmik gəmisi kəşf edəcəyi metalla zəngin asteroid olan Psyche-ə doğru irəliləyərkən uzaq məsafəli lazer rabitəsinin mümkünlüyünü yoxlayacaq. Kosmik gəmi NASA-nın Deep Space Optical Communications və ya DSOC texnologiyasını daşıyır.

Kosmik rabitə üçün lazerlərdən istifadə yeni deyil, lakin onlar heç vaxt Aydan daha uzaq məsafələrdə sınaqdan keçirilməyib. Noyabrın ortalarında Psyche Yerə 16 milyon kilometr məsafədən məlumat ötürdü – Aydan 40 dəfə uzaq. Dekabr ayında 31 milyon kilometr uzaqlıqdan Taters adlı pişiyin videosunu göndərmişdi .

ESA uzun məsafəli optik rabitəni də araşdırır. ScyLight adlı proqramlardan biri, Secure and Laser Communication Technology üçün qısaldılmış və açıq şəkildə açıqlanan skylight , kosmosdan təhlükəsiz və sürətli məlumat ötürülməsi üçün optik və kvant texnologiyalarının tədqiqi və inkişafını dəstəkləyir .

Faydalarına baxmayaraq, optik rabitə siqnalın hədəflənməsi üçün son dərəcə dəqiqlik tələb edir. Radio rabitəsindən fərqli olaraq, optik siqnallar tam olaraq qəbulediciyə yönəlməli olan dar bir şüa ilə göndərilir. Üstəlik, bulud örtüyü və atmosfer effektləri də lazerlərə müdaxilə edir.

Optik kommunikasiyaya hər hansı bir keçid dərin kosmosdan mesajları dinləyən mövcud radio antenalarında bəzi təkmilləşdirmələr deməkdir – Dərin Kosmik Şəbəkə adlanır – və ya yeni infrastruktur.

Marsdan daha yaxın olmasına baxmayaraq, ay gələcək əlaqə üçün öyrənmə imkanları təklif edir. İnsanları Aya qaytarmağı hədəfləyən Artemis proqramının bir hissəsi olaraq , NASA telekommunikasiya üçün Ayda 4G şəbəkəsi qurmaq üçün özəl şirkətlərlə müqavilə bağlayıb. Bu cür şəbəkələr radio dalğalarına əsaslanır və sərt Ay mənzərəsinə tab gətirə bilən antenaların və baza stansiyalarının quraşdırılmasını əhatə edir.

Moonlight adlı ESA proqramı özəl kosmik şirkətləri Ayın ətrafında, o cümlədən Yerə birbaşa görünmə imkanı olmayan bölgələr üçün rabitə peyklərindən ibarət bürc yaratmağa dəvət edir. Proqramın birinci mərhələsinə hazırda 2026-cı ilə planlaşdırılan “Lunar Pathfinder” orbital aparatının buraxılması daxildir.

Londonda yerləşən və ESA-da gələcək layihələr mühəndisi olan Tomas Navarro deyir: “Ay üçün edilən hər şeyin məqsədi insanları və Marsa missiyaları aparmaqdır”.

Marsda internet

Bu Mars tədqiqatçıları, heç şübhəsiz ki, gələcək sakinləri qeyd etmədən, mesaj göndərməkdən daha çox şey etmək istəyəcəklər. Onlar Yer kürəsinin internetinə bənzər bir quraşdırma istəyəcəklər, biz ondan fotoşəkilləri paylaşmaqdan tutmuş kütləvi verilənlər bazalarına daxil olmağa qədər hər şey üçün istifadə edirik. 2023-cü ilin iyun ayında Berlin Technische Universität-dən Tobias Pfandzelter və David Bermbach təklif etdilər ki, Marsın orbitində fırlanan peyklər donanması Qırmızı Planeti öz internet şəbəkəsi ilə təmin edə bilər .

Yer üzündə bizim çoxumuz simsiz 4G və ya 5G şəbəkələrində və ya Wi-Fi marşrutlaşdırıcılarında radiotezlik radiasiyasından istifadə edərək telefonlarımız vasitəsilə internetə daxil oluruq. Bu əlaqələr bütün dünyada fiber-optik kabellər vasitəsilə birləşdirilir. Təklif olunan Mars şəbəkəsi əvəzində SpaceX tərəfindən idarə olunan aşağı Yer orbitində peyklər bürcü olan Starlink-ə bənzəyəcək . Yer üzündə genişzolaqlı internet və peyk vasitəsilə mobil telefon əhatə dairəsi bahadır, lakin Marsda belə bir sistem yerdəki geniş və möhkəm şəbəkədən daha ucuz və qurmaq asan ola bilər.

Pfandzelter və Bermbach hər ikisi bulud hesablamaları üzrə ekspertlərdir – internet üzərindən hesablama xidmətlərinin çatdırılması. Təklif etdikləri Mars interneti üçün onlar məlumatın toplandığı yerə yaxın emal olunduğu kənar hesablamadan konsepsiyaları ekstrapolyasiya etdilər.

Kaliforniya ştatının San Xose şəhərində yerləşən Supermicro texnologiya şirkətinin baş meneceri Maykl Kleq məşhur pizza restoranının bənzətməsindən istifadə edərək kənar hesablamaları izah etdi : “Daha çox məhəllədə daha kiçik filiallar açır, çünki əsas yerdə bişmiş bir pasta yaxşı olardı. uzaq bir müştəriyə gedəndə üşümək. Edge hesablamaları ümumiyyətlə məlumatları saxlamaq və ötürmək üçün yerdəki baza stansiyalarına əsaslanır, lakin aşağı Yer orbitli peykləri indi alternativ olaraq görülür.

Pfandzelter və Bermbach, Mars ətrafında 81 aşağı orbitli peykdən ibarət bir bürcün bütün planeti əhatə etmək üçün kifayət qədər yaxşı olacağı qənaətinə gəldi. Onlar Yer kürəsinin internetinin uzantısı olacaq yerli rabitə sistemini təmin edəcəkdilər.

Netflix şousunu tutmağa çalışan Marsda bir astronavtı düşünün. Pfandzelter deyir: “Əgər siz onu Yerdən yayımlamaq istəsəniz, əvvəlcə 10, 15 və ya hətta 40 dəqiqə gözləməli olacaqsınız”. Bu, sinir bozucu bir dayan və başla işi olardı. Və əgər Marsda başqa bir astronavt eyni filmə baxmaq istəsə, onlar eyni prosesdən yenidən keçməlidirlər.

Əvəzində Marsda bulud məlumat saxlama sistemi filmlərə girişi asanlaşdıra bilər. “Yer üzündə yaşadığınız təcrübə ilə eyni təcrübəyə sahib ola bilərsiniz, çünki bütün məlumatlarınız yerli olaraq kopyalanır” dedi. Bu arada, elm məlumatları kimi Yerə və Yerdən digər yükləmələr və endirmələr arxa planda davam edə bilər.

İnternet peyklərinin Mars ətrafında orbitə çıxarılması həm də qənaətcil olardı, çünki səthdə eniş infrastrukturu tələb etməyəcək; eniş avadanlığı missiyanın büdcəsinin böyük bir hissəsini təşkil edə bilər. Pfandzelter deyir: “Sadəcə Marsa bir dəstə şəbəkə peyki göndərmək və onları orbitdə saxlamaq daha ucuz olardı”.

O, MARCONI konseptinin genişləndirilmiş versiyasına bənzəyir (və bu texnologiyaların vəziyyətindən asılı olaraq radio və ya optik dalğalardan istifadə edə bilər).

Parfittin sözlərinə görə, Marsa çatmaq onilliklər uzaqda olsa belə, planlaşdırmağa başlamaq üçün hələ tez deyil. Planetlər arasında canlı video söhbət elmi imkanlar çərçivəsindən kənardadır. Fizika qanunlarında böyük bir dəyişiklik olmasa, mesajlar heç vaxt işıq sürətindən daha sürətli hərəkət edə bilməyəcək. “Bu, həll olunası problem deyil. Bu sadəcə problemdir”.

Ancaq digər məhdudiyyətləri aradan qaldırmaq olar. Bu problemlərin həlli yalnız Marsda gələcək astronavtların xeyrinə ola bilməz, həm də onların oraya daha tez çatmasına kömək edə bilər.

“Belə bir infrastruktur qurduğunuzda,” Parfitt deyir, “bir çox və daha çox missiyanın təklif edildiyini görürsünüz.”

Bu məqalə ilə bağlı suallarınız və ya şərhləriniz? Bizə feedback@sciencenews.org ünvanına e-poçt göndərin  Tez-tez verilən suallar

Bu məqalənin versiyası Science News jurnalının 10 fevral 2024-cü il tarixli sayında dərc edilmişdir.

Sitatlar

M. Arvis və b. Mars relay peyki olan MARCONI üçün TT&C-nin ilk konsepsiyası. bürc . Kosmik Tətbiqlər üçün İzləmə, Telemetriya və Komanda Sistemləri üzrə 9-cu Beynəlxalq Seminar. 2022-ci ilin dekabrında onlayn yayımlandı.

T. Pfandzelter və D. Bermbax. Orbital Serverlər Mars-Wide Edge Computing təmin edə bilərmi?   arXiv: 2306.09756. 16 iyun 2023-cü il tarixində təqdim edilmişdir.