Как зонд «Новые горизонты» передаёт данные на Землю

16 Июля 2015 в 13:30, Сергей Грэй 12 958 просмотров 63

Как зонд «Новые горизонты» передаёт данные на Землю

Все мы с замиранием сердца следили за тем моментом, когда зонд «Новые горизонты», преодолевший сумасшедшее расстояние в более чем 4,5 миллиарда километров, доберётся до Плутона. Космический аппарат сделал множество уникальных снимков карликовой планеты, пролетев от неё на расстоянии в 12,5 тысяч километров. Но для того, чтобы передать фотографии и прочие собранные данные обратно на Землю, зонду понадобится более 16 месяцев, так как передача информации происходит на скорости около 1 килобита в секунду. Давайте попробуем разобраться, почему же межпланетный интернет такой медленный.

Действительно, скорость передачи данных с «Новых горизонтов» на Землю сравнима разве что с допотопным телефонным модемом из 90-х. Отправка каждой фотографии занимает у зонда около часа. Но это только сам процесс отправки. Пройдёт ещё чуть больше четырёх часов, прежде чем биты информации, несущиеся в безвоздушном пространстве космоса, достигнут земных антенн. Мешает процессу и тот факт, что «Новые горизонты» не умеет одновременно собирать данные и отправлять их домой. По сути, этот аппарат строго однозадачный: либо собирает данные и сохраняет их на встроенный накопитель, либо пересылает полученную информацию на Землю.

Какова точная скорость передачи данных с «Новых горизонтов» на Землю?

Wikipedia утверждает, что чем дальше зонд удаляется от своей родной планеты, тем медленнее осуществляется передача данных. Например, пролетая мимо Юпитера, «Новые горизонты» вел передачу информации на скорости около 38 кбит/с, а приблизившись к Плутону, скорость снизилась до 1 кбит/с. На Земле информацию принимают огромные 70-метровые антенны сети NASA Deep Space Network. Чтобы отправить 1 килобайт информации, зонду необходимо около 8 секунд времени, а чтобы передать 1 мегабайт, понадобится 1024 секунд или около 17 минут. Но это не совсем корректные подсчёты, так как к каждому биту зачастую следует прибавить корректирующую информацию, что автоматически увеличивает размеры пакетов пересылаемых данных.

Сколько нужно времени, чтобы передать на Землю одну фотографию?

Фотография с камеры LORRI, установленной на «Новых горизонтах», архивируется до размера в 2,5 мегабайта (здесь всё зависит от содержимого фотографии). Отправка такого снимка на Землю занимает около 42 минут времени. Но сигналу ещё необходимо добраться до своих получателей.

Как долго эта фотография добирается до Земли?

Плутон и «Новые горизонты» в данный момент находятся на расстоянии около 4,6 миллиарда километров от Земли. Радиоволны распространяются в космосе на скорости 300 000 км/с, так что первые биты снимка с камеры зонда доберутся до нас примерно за 4 часа 20 минут. Потребуется ещё 42 минуты, чтобы получить последние биты отправленного изображения. Получается, от момента завершения отправки до момента завершения получения снимка на Земле уйдёт примерно 5 часов и 2 минуты.

IMG_5738

Сколько изображений с зонда можно получить в течение одного месяца?

Если брать в расчет, что первый снимок будет получен спустя 5 часов и 2 минуты, то каждый последующий будет приходить раз в 42 минуты. Таким образом, за сутки можно получать 34 изображения с «Новых горизонтов», а в месяц это всего 1045 фотографий. На самом же деле первыми на Землю приходят не сами фотографии, а сильно сжатый каталог снимков, как бы маленькие копии изображений, которые мы часто видим в файловом браузере нашей операционной системы. Только после того, как учёные изучат полученные снимки, на зонд отправляется команда – какие именно фотографии в полном разрешении необходимо передать на Землю.

Существует ли какой-то график передачи данных с зонда?

Ниже вы можете видеть примерное расписание передачи данных с «Новых горизонтов». С августа по сентябрь учёные будут получать данные о плазме и пыли, затем какие-то особо важные данные в течение первой недели сентября, потом те самые сильно сжатые превью фотографий (с сентября по ноябрь 2015), и лишь затем начнётся передача снимков высокого разрешения, полученных во время пролёта мимо Плутона. Эта передача займёт период с ноября 2015 года по октябрь 2016.

Как зонд «Новые горизонты» передаёт данные на Землю

Почему передача данных такая медленная?

Зонд «Новые горизонты» находится очень далеко от Земли, поэтому сигнал, который поступает с него, очень слабый. Чтобы быть точно уверенными в том, какой бит (единичка или ноль) информации добрался до нашей планеты, зонд транслирует этот самый бит намного дольше, чем обычно. На Земле этот бит также принимают в течение более продолжительного времени, дабы исключить ошибку при получении. Именно поэтому передача данных такая медленная.

Передача данных идёт постоянно, когда зонд не занят сбором информации?

Нет. Существует ряд факторов, которые не позволяют «Новым горизонтам» передавать данные на Землю в режиме 24 часа в сутки 7 дней в неделю. К примеру, иногда Земля находится вне зоны видимости аппарата. Так как зонд постоянно поворачивается к исследуемым объектам различными измерительными приборами, его транслирующая антенна бывает попросту отвёрнута от нашей планеты в противоположную сторону. Посмотрите на его изображение чуть ниже: как видите, корпус «Новых горизонтов» со всех сторон усеян измерительными приборами, поэтому ему приходится постоянно менять своё положение в пространстве, чтобы сделать все необходимые замеры. Первостепенной задачей зонда является именно сбор данных, а их отправка на Землю может быть осуществлена позднее в подходящее для этого время.

Как зонд «Новые горизонты» передаёт данные на Землю

Кто принимает отправленные данные на Земле?

Изображения принимают огромные антенны сети NASA Deep Space Network, расположенные в трёх точках земного шара. Первая антенна находится в Мадриде (Испания), вторая – в обсерватории Голдстоун (пустыня Мохаве, США), а третья – в Канберра (Австралия). Кстати, на официальном сайте NASA вы можете в реальном времени наблюдать, какая из антенн принимает сигналы от удалённых космических аппаратов в данный момент.

Как зонд «Новые горизонты» передаёт данные на Землю

Как зонд «Новые горизонты» передаёт данные на Землю

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

63 комментария

  1. Sommer

    Ох уж этот загнивающий запад, еще в космос куда-то лезет :)

  2. tarkit

    Отличная статья! Спасибо Сергей.

    Интересно а для чего они сайт с антеннами запустили?

  3. Pashtet495

    Воспользовавшись ссылкой (и к счастью на момент просмотра удалось найти кто принимает с новых горизонтов данные) можно было узнать скорость точную от автоматической станции:
    NEW HORIZONS
    DATA RATE
    2.11 kb/sec
    FREQUENCY
    8.44 GHz
    POWER RECEIVED
    3.35 x 10-22 kW

  4. Tutta

    Читаешь и поражаешься насколько далеко и безнадежно отстал Роскосмос...

    • Sommer

      ну на сколько я знаю Роскосмос уже 40 лет дальше орбиты Земли спутники не запускал. Так что это уже давно так

    • Jen Shrader Lawrence

      Да уж это точно(((

    • Sagittarius A*

      Естественно, ведь Америка очень серьёзно относится к космосу (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

      • tarkit

        мы тоже, по этому и не пуляем железяки по чем зря, щас достроим еще пару космодромов и запустим сразу живой экипаж и огромный корабль. и будут америкозы с НАСА сидет и сосать лапу ожидая наших данных.

        • Sommer

          интересная сказка :) "Догнать и перегнать" Америку уже 100 лет хотят, но все что-то никак.

          • tarkit

            да тут по принципу - зачем мне что то делать, если кто то другой делает и бесплатно делится..
            У РФ достаточно ресурсов и технологий что бы запустить кучу ракет в космос, оставить там для сборки тобпливные системы и части, склеить все это в космосе и стартануть уже от туда на гиперскоростях))) свзять только проблема как всегда)

        • Pashtet495

          Новый Бион на 2020 год запланировали, хотя можно было бы просто запустить тот же корабль союз без ненужной аппаратуры и стыковочных систем, только с системами жизнеобеспечения и камерами для живности. Чтобы крыс и дрозофилов в космос отправить почему то нужно 5 лет. Бред какой-то. Бабло режут. А по факту наверняка корабль союз и переделывают без оглядки на экономию массы и снижения момента инерции, то есть - халтурно, ибо инженерам всё равно не заплатят нормально.
          Единственное что радует - это спектры. Спектр РГ уже похож на то как он на картинках рисуется. А вот УФ вообще ни на что не похож потому что его ещё нет, и будет ли - большой вопрос. Иностранную аппаратуру сейчас никто нам не предоставит, а наши ни питерские (ЛОМО), ни подмосковные (Лептон и прочие шаражки которые космос только слегка понюхали за всё свою историю) фирмы такое не вывезут сейчас.

    • mr Vanya

      Думаешь передатчик в НАСА делали?

      "Запуск автоматической межпланетной станции «Новые горизонты» (New Horizons) в рамках программы NASA «Новые рубежи» состоялся 19 января 2006 года. Ракета-носитель «Атлас-5» оснащённая мощными советскими двигателями РД-180 успешно вывела в космическое пространство небольшой примитивный зонд весом 478 кг."
      :-)

      • Sommer

        ну, вывела и? За 40 лет сами не один аппарат за пределы Земли не доставили. Тоже мне достижение.

        • mr Vanya

          Наши были на луне, марсе, меркурии, венере когда американцы ещё свой первый выход человека в космос не сделали.
          К чему все эти бесполезные повторения?
          Это всё равно что для НАСА второй раз на Луну высадиться. Кроме пиара никакого толка.
          СССР делает чтобы использовать, Америка - чтобы продать.

          • Sommer

            "СССР делает чтобы использовать, Америка - чтобы продать"

            Сам то понял что сказал? Америка потому и живет как царь, потому что делает качественные товары и их продает. А первые живут как не знаю кто, потому нихрена сами нормально производить не могут.

      • dawson.white

        Россия только и может, что поставлять сырье да транспорт. А самое главное, то, что этот транспорт доставляет, - нет. А самое главное это сам зонд. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

        • mr Vanya

          Космонавтов ещё на МКС поставляют. Умных и сообразительных.
          А со страной да - ломать не строить.
          Шесть месяцев уже как нашу экономику "в клочки порвали". Дальше только всем хуже будет.
          Как знать, может и НАСА свой последний спутник запустило. Деиндустриализация в штатах идёт полным ходом.
          Уйдут на пенсию вот эти стариканы и всё конец космосу в США.
          https://media.boingboing.net/wp-content/uploads/2015/07/CJ-NFPIWUAIeGhn.jpg

          • Sommer

            "Как знать, может и НАСА свой последний спутник запустило. Деиндустриализация в штатах идёт полным ходом."

            Не смотри больше киселева, вредно для мозгов.

            • mr Vanya

              Эта фраза из 80х
              Сейчас Америка тоже ничего не делает. Всё производится в Азии. Китай, Индия, Корея, Япония. Америка сидит на верхушке пищевой цепочки, кушает и спит - потребляет.
              Например New Horizons собран и скручен какими-нибудь выходцами из СССР из модулей выпущенных в Азии.

              • Sommer

                "Сейчас Америка тоже ничего не делает."

                Такое может сказать только школьник или очень необразованный человек. Хотя бы на вики сходи, посмотри, что делает сша.

            • mr Vanya

              Эта фраза из 80х
              Сейчас Америка тоже ничего не делает. Всё производится в Азии. Китай, Индия, Корея, Япония. Америка сидит на верхушке пищевой цепочки, кушает и спит - потребл@ет.
              Например New Horizons собран и скручен какими-нибудь выходцами из СССР из модулей выпущенных в Азии.

              • Sommer

                "Сейчас Америка тоже ничего не делает. "

                Сейчас Америка это 1/4 ВВП Земли. Видимо им Марсиане деньги печатают. Они живут в постиндустриальную эпоху - где 80% ВВП это сфера услуг, что еще выше по развития чем индустрия. Но остальные 20% это индустрия, что наверное в 10 раз больше всей СНГ.

                "Япония. Америка сидит на верхушке пищевой цепочки, кушает и спит - потребл@ет."

                Потребляет весь мир. Это экономика.

                "Например New Horizons собран и скручен какими-нибудь выходцами из СССР из модулей выпущенных в Азии."

                Да ты что, то есть участия сша в этом вообще нету? Только эти детали были сконструированны по схемам и открытиям США.

              • Sommer

                Сейчас Америка тоже ничего не делает. "

                Сейчас Америка это 1/4 ВВП Земли. Видимо им Марсиане деньги печатают. Они живут в постиндустриальную эпоху - где 80% ВВП это сфера услуг, что еще выше по развития чем индустрия. Но остальные 20% это индустрия, что наверное в 10 раз больше всей СНГ.

                "Япония. Америка сидит на верхушке пищевой цепочки, кушает и спит - потребл@ет."

                Потреб л я е т весь мир. Это экономика. Они производят, другие покупают. Добрый день.

                "Например New Horizons собран и скручен какими-нибудь выходцами из СССР из модулей выпущенных в Азии."

                Да ты что, то есть участия сша в этом вообще нету? Только эти детали были сконструированны по схемам и открытиям США.

                • mr Vanya

                  Не льстите им. Постдок на полставки из Ирана всё и спроектировал

                  • Sommer

                    что именно все? Всю косм. программу 1 человек?

                    • mr Vanya

                      Вопрос был про спутник.
                      В НАСА полным полно людей не рождённых на североамериканском материке.
                      Я был свидетелем, как в начале 90х фактически весь отдел Сюняева ИКИ вывезли из России
                      https://ru.wikipedia.org/wiki/Сюняев,_Рашид_Алиевич

                      • Sommer

                        Ты еще череп им померяй :) Никого не волнует, откуда человек, главное, чье гражданство и на кого они работают. США страна иммигрантов, если ты забил и они 1/4 ВВА мира. Хватит завидовать.

          • Sommer

            "и всё конец космосу в США."

            Да скоро всей США конец, вон еще 100 лет назад Ленин говорил. Загнивающий запад же, уже 100 лет загнивает )

            • mr Vanya

              Во-во и я о том же.
              Страны и национальности должны остаться в прошлом. Нет войнам и монополиям.

              • Sommer

                согласен. Только пару стран все еще мешают мировому порядку.

                • mr Vanya

                  ага ... "мировому порядку" !!!
                  Осторожнее надо. Если слишком широко улыбнуться, ненароком клыки вылезают. Овечки пугаются.
                  :-)

                  • Sommer

                    То есть ты против порядка в мире? Жалко.

                    • mr Vanya

                      Я за порядок в мире без глобального жандарма.

                      • Sommer

                        глобального жандарма нету. Есть международные организации типа ООН или ЕСПЧ.

                        • mr Vanya

                          После уничтожения независимости европейских стран и принудительного создания новой страны Европейского Союза ну или ССА (Соединённых Стран Америки) ООН немного выродилось. Сотню членов ООН пора заменять одним голосом. Наблюдается ситуация схожая с некогда существовавшей Лигой Наций.
                          Представь вместо СССР в ООН заседало бы 80 республик и субъектов из которых СССР состоял. Плюс Страны Варшавского Договора.
                          Нет, игра сейчас в одни ворота. На добивание. Так что надо сопротивляться и тянуть время. Потребление построено на экспансии.

                          • Sommer

                            О господи, что я только прочитал.

                            " уничтожения независимости европейских стран и принудительного создания новой страны Европейского Союза"

                            Если ты реально во все это веришь, мне тебя очень жаль :( Примерно так живут и думаю люди в КНДР. Мои соболезнования.

          • Sommer

            "Шесть месяцев уже как нашу экономику "в клочки порвали". Дальше только всем хуже будет."

            Хуже будет только странам агрессорам. Все остальные живут и экономика растет.

            • mr Vanya

              сравни политкарту 1980-го и 2015-го
              Ну и кто агрессор?

              • Sommer

                Ммм это ты привел военные действия ссср/рф? Спасибо. Но я имел в виду современные события

                • mr Vanya

                  нет НАТО.
                  Пожалуйста. Захват и оккупация Ирака, Ливии, Югославии ... не буду продолжать :-(

                  • Sommer

                    такой же список есть для ссср/рф, но причем тут агрессор посл. годов?

                    • mr Vanya

                      Такого внушительного нет ни для СССР ни для рф. СССР почил исключительно из-за политической беззубости. Человеческий гуманизм был заложен в доктрину коммунизма.
                      Бьют постсоветы чтоб не поднялись, война на территории СССР не находите?

                      • Sommer

                        мне плевать, что было раньше. В глазах мира сейчас агрессор только один.

                        • mr Vanya

                          В психологии агрессивные личности склонны приписывать излишнюю агрессию своим жертвам.

  5. Jen Shrader Lawrence

    и лишь затем начнётся передача снимков высокого разрешения, полученных во время пролёта мимо Плутона. Эта передача займёт период с ноября 2015 года по октябрь 2016.

    Афикеть можно

  6. JollyRoger

    300 000 километров в час??????? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • Sommer

      В статье написано "Радиоволны распространяются в космосе на скорости 300 000 км/с" что абсолютно верно

      • JollyRoger

        "Радиоволны распространяются в космосе на скорости 300 000 км/ч, так что первые биты снимка с камеры зонда доберутся до нас примерно за 4 часа 20 минут. "
        И где тут секунды? Опечатка. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

        • Sommer

          Ну попробуй внимательнее читать:

          Плутон и «Новые горизонты» в данный момент находятся на расстоянии около 4,6 миллиарда километров от Земли. Радиоволны распространяются в космосе на скорости 300 000 км/с

          • JollyRoger

            Я текст статьи скопировал. Если тебе этого мало, тогда до свидания. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

            • Sommer

              я тебе уже 2 раза текст скопировал. У тебя сайт не правильный или текст.

            • Sommer

              Плутон и «Новые горизонты» в данный момент находятся на расстоянии около 4,6 миллиарда километров от Земли. Радиоволны распространяются в космосе на скорости 300 000 км/с, так что первые биты снимка с камеры зонда доберутся до нас примерно за 4 часа 20 минут.

              Где тут часы???

    • Сергей Грэй

      Ошибку допустил я. Задумался и опечатался. Всё давно исправлено, но у вас видимо сохранена в кэше приложения старая версия материала. :) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  7. storm X

    теперь снова морока будет производителям учебников и энциклопедий - быстро перепечатывать материалы, вклеивать новые фото, а если такие открытия будут все чаще происходить. то и информация будет обновляться в бешеном ритме

    • mr Vanya

      Картинка Плутона в учебнике по астрономии если и была, то схематическая в виде шарика. Таковой и останется. Прочие же параметры не изменились.
      Много учебников было перевыпущено после подробных снимков Луны или Марса?

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.