Некоторые особенности радиосвязи в космосе

Опубликовано 24.07.2010 Ведущий Антон Степанов

Как известно, электромагнитные волны в космическом пространстве движутся со скоростью света. Она, естественно очень велика - почти 300 000 км/с. Для радиосвязи на Земле этого более чем достаточно, чтобы не ощущать задержек в радиосвязи. Двое охотников, разговаривающих по рациям на расстоянии в несколько километров как и радиослушатель, принимающий длинноволновую радиостанцию с передатчиком за сотни километров от него не будут ощущать промежуток времени между отправкой и поступлением сигнала, поскольку в земных условиях он ничтожно мал. Другое дело - космические расстояния. Даже электромагнитной волне, которой является и видимый свет требуется некоторое время, чтобы покрыть их.
Например, свет от Солнца доходит до Земли примерно за восемь минут. Т.е. можно сказать, что с Земли мы видим Солнце таким, каким на самом деле оно было в недалеком прошлом. Луна значительно ближе - сигнал до нее доходит всего за 1.28 секунды. Такая задержка вряд ли как то повлияет на визуальное наблюдение нашего спутника, но если говорить об обмене радиосигналами, например, с автономными луноходами, то это отставание внесет некоторые коррективы в работу. Ведь при их движении, оператор на Земле должен учитывать, что полученные координаты или изображение запоздали чуть более чем на секунду, так же, как и запоздает команда, которую он отправит аппарату.
Хотя, быть может и эта почти трехсекундная задержка не так велика. Но если говорить об управлении марсоходами, то задержка будет весьма значительная - от 3 до 22 минут, в зависимости от взаимного расположения планет на орбитах. Тут придется отказаться от непрерывного управления с Земли и наделить аппараты большей автономностью. С такими задержками уже невозможно контролировать такие процессы, как выход на орбиту или вхождение в атмосферу, те случаи, когда движение происходит непрерывно. Если аппарату грозит опасность в течении промежутка времени, который меньше времени нужного на обмен сигналами с землей, то среагировать вовремя будет невозможно.
Самый далекий объект с которым Земля может обмениваться информацией - это межпланетная станция Вояджер 1, покинувшая нашу планету в 77году, т.е. более 30ти лет назад. Она уже удалилась от нас на расстояние более 15 миллиардов километров, т.е. более 100та расстояний от Земли до Солнца. Время отклика Вояджера около 14ти часов.
Если же мы захотим пообщаться по радио с инопланетными друзьями из других галактик, то ждать ответа придется намного дольше. Есть смысл послать весточку на ближайшую к Солнцу звезду - Проксиму центавра. Радиосигнал дойдет до нее за немногим более четырех лет. Таким образом, примерно через восемь с половиной лет можно надеяться на ответ. А отправлять радио весточки в галактики отстоящие на миллионы световых лет вообще может не иметь смысла, поскольку ответ, увы, не застанет отправителя, а возможно и человечества и Земли вообще. Да и скорее всего все уже забудут в чем заключался вопрос.
На таких расстояниях возникает еще одна проблема. Энергия электромагнитных волн падает как квадрат пройденного ими расстояния. Сигнал одинаковой мощности посланный с Марса поступит на Землю в сотни тысяч раз более ослабленным, чем аналогичный сигнал, посланный с Луны. Поэтому нужно, чтобы он проходя такие расстояния не ослаблялся на столько, чтобы не смог быть зафиксирован приемниками. Для отправки сигналов космическим станциям строят мощные передатчики. Для приема ответов от них - огромные параболические антенны. Так как не то ни - другое на корабле разместить невозможно - на нем устанавливаются менее мощные и много более компактные антенны. Передача данных осуществляется с помощью параболической антенны, направленной точно на Землю. Они хороши тем, что при направленном излучении не тратится лишняя энергия. Но пользоваться только ей очень рискованно, так как в случае потери ориентации антенны на планету связь прервется и аппарат будет потерян. Но в таком случае спасает обычная всенаправленная антенна. Пусть этот канал связи весьма низкоскоростной, но с его помощью можно сориентировать аппарат в пространстве, восстановить контроль и вновь установить высокоскоростную связь. А планетоходы используют ненаправленные антенны для связи с кораблями на орбитах планет, которые используются, как ретрансляторы.