Myślisz, że masz słaby zasięg? Pomyśl, jak musi sobie radzić marsjański łazik
Od zawsze fascynowało mnie, w jaki sposób komunikujemy się z sondami kosmicznymi i pojazdami na powierzchni innych planet. Z pozoru wydaje się to proste, jednak takie nie jest.
Ciekawy jest choćby temat wysyłania zdjęć z kosmosu na Ziemię. Przecież nie zawsze istniały cyfrowe aparaty, a przepustowość modemów na pokładzie sondy mającej dekady jest minimalna. Dla przykładu Voyager 1 robił czarno białe zdjęcia z rozdzielczością 800 na 800 pikseli (mniej niż jeden megpiksel) i wysyłał je zaś z maksymalną prędkością 7,2 kilobitów na sekundę.
Pojazdy marsjańskie to już o wiele nowsza generacja urządzeń. Mimo to kontakt z nimi jest mocno utrudniony - czsami konieczne jest oczekiwanie na odpowiednie położenie Ziemi i Czerwonej Planety względem siebie.
Poprzednia generacja marsjańskich łazików - Spirit
W 2004 roku Wired zamieścił fascynujący artykuł opisujący sposób, w jaki inżynierowie z NASA z Ziemi utrzymywali... działający system operacyjny na pokładzie marsjańskiego łazika.
Spiri miał antenę, która umożliwiała wysyłanie danych na Ziemię z prędkoscią 11 Kbps, dodatkową antenę, osiągającą zaledwie 40 do 300 bitów na sekundę oraz antenę krótkofalową, która umożliwiała kontakt z satelitami. Przed każdą sesją przesyłania danych anteny należało pozycjonować. Personel naziemny miał zaledwie trzy krótkie "okna" w ciągu dnia, w czasie których pozycja planet pozwalała na przesyłanie danych.
Gdy w pewnym momencie zaszła potrzeba wysłania "łaty" systemu operacyjnego łazika, inżynierowie stanęli przed problemem przesłania pliku, który miał wagę 224 MB - w czasie "dobrego" dnia udawało się przesłać zaledwie 5 MB.
Jeśli pamiętacie książkę Andy'ego Weira Marsjanin, to zauważycie, że sposób i ograniczenia przesyłania danych między Ziemią a Marsem przedstawione tam są dość realistycznie.
Nowa generacja - Curiosity i Perseverance
W jaki sposób NASA rozwiązała problem kontaktu z Ziemią? Istnieje ograniczenie mocy nadajnika radiowego, który można zamontować na lądowniku, ponieważ musi on być jak najlżejszy. Inżynierowie z NASA obeszli ten problem, wysyłając dwa rodzaje statków kosmicznych. Jeden z nich ma za zadanie wylądować na planecie, zrobić zdjęcia oraz przeprowadzić eksperymenty. Drugi pozostanie na orbicie Marsa, działając jako radiowa stacja przekaźnikowa pomiędzy łazikiem a Ziemią.
Odległość pomiędzy Ziemią a Marsem waha się od 30 do 400 milionow kilometrów, przez co opóźnienia sygnału radiowego wynoszą od 2 do 22 minut.
Jeden z przekaźników to MRO - Mars Reconnaisance Orbiter. Krąży on około 250 km nad powierzchnią Marsa. Był on używany już w 2012 roku przez łazika Curiosity. Szybkość danych i warunki przesyłu wciąż się zmieniają - zdarza się, że kilka gigabajtów danych potrzebuje wielu pełnych orbit, aby być z powodzeniem przesłane. Curiosity wysyła dane również przez inne przekaźniki, co powoduje, że dane docierają na Ziemię pokawałkowane i w różnej kolejności. Aplikacja naziemna, służąca do integracji tych danych, została stworzona przez firmę Capgemini. Jej najnowsza wersja będzie obsługiwać również misję Mars 2020 i jej łazik Perseverance.
Już niecała doba pozostała do lądowania ekspedycji Mars 2020 na powierzchni Czerwonej Planety. Jeśli w trakcie lądowania coś pójdzie nie tak, siedmiomiesięczna podróż zakończy się gdzieś 100 milionów kilometrów od Ziemi. Oby tak nie było!
