Nauka  / Artykuł

Myślisz, że masz słaby zasięg? Pomyśl, jak musi sobie radzić marsjański łazik

Picture of the author

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!

przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst