Обратная сторона Луны всегда обращена в сторону от Земли, что значительно усложняет связь с лунным оборудованием. К счастью, спутники ретрансляции связи могут действовать как мост или ступенька между передачей с дальней стороны к наземным станциям Земли.
Предоставлено: Космос: наука и технологии.
-----------
Китайский зонд Chang'e-4 ознаменовал первую мягкую посадку космического корабля на обратной стороне Луны, которая всегда обращена в сторону от Земли. Для связи с наземными станциями Chang'e-4 использует Queqiao, спутник ретрансляции, который вращается вокруг точки позади Луны и соединяет Землю и Chang'e-4. В недавнем обзоре исследователи объясняют устройство Queqiao и изображают будущее лунных ретрансляционных систем связи.
Из-за явления, называемого гравитационным запиранием, Луна всегда обращена к Земле с одной и той же стороны. Это оказалось полезным в первых миссиях по высадке на Луну в 20-м веке, поскольку всегда была прямая линия видимости для бесперебойной радиосвязи между наземными станциями Земли и оборудованием на Луне. Однако гравитационная блокировка делает исследование скрытого лица Луны - обратной стороны - намного более сложным, потому что сигналы не могут быть отправлены прямо через Луну к Земле.
Тем не менее, в январе 2019 года китайский лунный зонд Chang'e-4 отметил первую посадку космического корабля на обратной стороне Луны. И посадочный модуль, и луноход, который он нес, собирали и отправляли обратно изображения и данные из ранее неизведанных областей. Но как зонд Чанъэ-4 связывается с Землей? Ответ - Queqiao, спутник ретрансляции , объясняет д-р Лихуа Чжан из DFH Satellite Co., Ltd., Китай.
Как пояснил доктор Чжан в обзорной статье, недавно опубликованной в Space: Science & Technology , Queqiao - это беспрецедентный спутник, разработанный специально для одной цели: служить мостом между зондом Chang'e-4 и Землей. Queqiao был запущен в 2018 году и выведен на орбиту вокруг точки "позади" Луны. Эта точка известна как точка 2 либрации Земля-Луна, где особый случай гравитационного баланса позволяет Queqiao поддерживать такую орбиту, чтобы она имела почти постоянную прямую видимость как с обратной стороной Луны, так и с Землей. Вывод спутника на эту необычную орбиту требовал тщательного планирования и управления техническим обслуживанием, и успех этой операции создал прецедент для будущих попыток вывода спутников на орбиту вокруг других точек либрации Земля-Луна.
Из своего стабильного места в космосе Queqiao помогал управлять мягкой посадкой и наземными операциями зонда Chang'e-4 и с тех пор был нашим посредником с ним. Спутник оснащен двумя разными типами антенн: параболической антенной и несколькими спиральными антеннами. Первый, имеющий большой диаметр 4,2 м, был разработан для передачи и приема сигналов в диапазоне X (7–8 ГГц) на луноход и посадочный модуль на поверхности Луны и от них. Его большой размер связан с ожидаемыми уровнями шума и низкой интенсивностью передач, передаваемых наземным оборудованием.
С другой стороны, спиральные антенны работают в диапазоне S (2–4 ГГц) и обмениваются данными с наземными станциями , передавая команды оборудованию на поверхности Луны и обмениваясь данными телеметрии и слежения. В частности, все эти разные каналы могут передавать и принимать одновременно, что делает Queqiao очень универсальным. В обзорном документе рассматриваются другие важные соображения по проектированию Queqiao и будущих ретрансляционных спутников, такие как использование регенеративной пересылки, различные скорости передачи данных по каналам связи и системы хранения данных на случай недоступности наземной наземной станции.
За два года исследований было получено большое количество данных с лунохода и спускаемого аппарата через Queqiao. «Ученые как в Китае, так и в других странах провели анализ и исследования на основе полученных данных, и они дали ценные научные результаты. Чем дольше срок эксплуатации Queqiao, тем больше научных результатов будет достигнуто», - отмечает д-р Чжан. Основываясь на текущих прогнозах, Queqiao должен работать на орбите миссии не менее пяти лет.
Доктор Чжан также рассказал о перспективах будущих лунных миссий и о том, как должны развиваться системы релейной связи для их поддержки. Многие неисследованные области на Луне, такие как самый большой кратер на Южном полюсе, требуют использования нескольких спутников-ретрансляторов для поддержания постоянных каналов связи, что представляет собой дорогостоящую и трудоемкую задачу. Но что, если спутники-ретрансляторы подходят более чем для одной миссии? «Должна быть создана устойчивая коммуникационная и навигационная инфраструктура, чтобы приносить пользу всем лунным миссиям, а не заниматься каждой миссией по отдельности», - комментирует доктор Чжан. «Эта инфраструктура должна принимать открытую и расширяемую архитектуру и предоставлять гибкие, функционально совместимые, перекрестно поддерживаемые и совместимые коммуникационные услуги, которые имеют решающее значение для успеха будущих исследований Луны».
от Space: Science & Technology
Нет комментариев