MER 2003 - 11. část - Komunikace a navigace
Poslal:: mikes - Pondělí, 22.Září 2003 - 08:16 CEST |
|
Tak jako u všech planetárních misí NASA, i v případě sond MER bude komunikace a navigace zajišťována pomocí sledovací sítě DSN (Deep Space Network).
Komunikace
Sondy MER komunikují s DSN sítí ve frekvenčním pásmu X, jenž využívá mnoho dalších kosmických sond. Pro přenos dat ze sond (po přistání i z roverů) je určeno frekvenční spektrum 8,4 až 8,5 GHz, data ze Země směrem k sondě putují na frekvencích 7,145 až 7,235 GHz.
V přeletové fázi je komunikace vedena nejprve přes nízkoziskovou anténu LGA, později pomocí středněziskové MGA. Několik minut před otočením sondy tepelným štítem ve směru letu (příprava na vstup do atmosféry Marsu) je vysílání opět přepnuto na LGA.
V EDL fázi (vstup do atmosféry, sestup a přistání na povrchu) probíhá komunikace se Zemí nadále v X pásmu pomocí LGA antény, umístěné na zadním ochranném štítu. Po oddělení přeletového modulu převezme její funkci nízkozisková anténa, umístěná na zadním ochranném krytu sondy. Přes tuto anténu bude komunikace probíhat až do oddělení landeru od tohoto krytu. To nastane necelých 90 sekund před dopadem landerů na povrch Marsu, kdy se hlavním komunikačním kanálem stane UHF pásmo, X pásmo bude v té době sloužit jako záložní (antény na landeru).
Vysílání dat v UHF pásmu nebude směřovat na Zemi, ale na sondu Mars Global Surveyor, která se bude v té době nacházet na daným místem přistání. Sonda MGS pak vysílání z landeru odešle na Zemi pomocí svého komunikačního zařízení (opět v pásmu X).
Informace o právě probíhajících krocích EDL fáze budou na Zemi předány pomocí 128 jednoduchých tónů (desetisekundových v době od vstupu do atmosféry do oddělení landeru od zadního krytu, poté až dvacetisekundových). Jejich vysílání bude trvat (pokud nebudou při dopadu zničeny antény na landeru) ještě několik minut po přistání.
Informační tóny ve formátu MFSK (Multiple-frequency-shift-keyed) byly pro tuto část mise vybrány z důvodu nevhodných podmínek (vysoká dynamika letu sondy -> Dopplerův posun a příliš malý odstup signálu od šumu) pro fázově koherentní vysílání. Pro současné mise nemají tyto informace prakticky žádný význam, pouze v případě neúspěšného přistání budou využity k nalezení příčiny selhání a později k lepšímu návrhu budoucích sond.
Přímé spojení roveru na povrchu Marsu se Zemí bude zajišťovat vysocezisková parabolická anténa HGA (umístěná na povrchu roveru) o průměru 28 cm s výkonem 15 W, nebo nízkozisková tyčová LGA. Rychlost přenosu se bude pohybovat od 1,8 do 12 kilobitů za sekundu (platí pro HGA). Anténa HGA bude vyklopena do pracovní pozice již v den přistání. Přímě spojení se Zemí (DTE - Direct To Earth) má být využíváno hlavně vysílání dat kritických pro úspěch mise. Spojení mají zajišťovat antény systému DSN - střídavě 5 solů 70 metrové, jeden sol 34 metrové; každý desátý sol však nebudou rovery v přímém kontaktu se Zemí. Za jeden sol se mají uskutečnit obvykle dvě relace, každá trvající alespoň jednu hodinu.
Polovina získaných dat z mise MER má na Zem putovat přes sondu Mars Odyssey, v případě potřeby i přes MGS. Data budou z roverů vysílána nejprve na tyto sondy v pásmu UHF, ze sond pak na Zem v pásmu X (čili stejně jako v případě části EDL fáze). Rychlost bude v těchto případech dosahovat až 128 kb/s pro uplink (z roverů na sondy) na frekvenci 401,5 MHz, pro downlink (ze sond na rovery) je vyhrazena frekvence 437,1 MHz s přenosovou rychlostí 8 kb/s. Minimálně jednou by se měl uskuteční zkušební přenos dat i přes evropskou sondu Mars Express.
Za jeden sol lze se sondou Mars Odyssey komunikovat nula až dvakrát, obvykle třikrát za dva soly. Komunikace bude probíhat pouze za předpokladu minimálně jednominutové relace, typická relace má trvat 4 až 8 minut. Výše uváděná rychlost 128 kb/s bude dosahována ve standardním módu. Vyskytnou se však i soly, kdy se bude jen jedna příležitost pro komunikaci sondy a roveru v UHF pásmu s rychlostí jen 32 kb/s.
Očekávané průměrné množství přenesených dat z jednoho roveru za jeden sol pomocí sondy Mars Odyssey je okolo 40 Mb (průměr za dva soly). Celkem má být za předpokládanou dobu mise 90 solů získáno z každého roveru přes 2 Gb dat.
Navigace za letu
Pro určování pozice sond MER ve vesmíru během přeletu mezi Zemí a Marsem se používají tři různé metody - dvě tradiční (Doppler Data a Ranging) a jedna nová (Delta DOR).
Metodou "Doppler Data" se zjišťuje relativní rychlost sond vzhledem k Zemi pomocí Dopplerova posunu v přijímaných rádiových signálech ze těchto sond.
Ranging - měření vzdálenosti. Sondám je odeslán příkaz, aby okamžitě odeslala zpět na Zemi předem určenou sekvenci dat. Čas mezi odesláním příkazu a přijetím dat ze sondy (po odečtení doby zpracování příkazu v sondě) se poté vydělí dvěmi (cesta signálu tam a zpět) a vynásobí rychlostí světla. Výsledkem je vzdálenost mezi sondou a stanicí DSN, která příkaz vyslala.
Delta DOR (Differential One-way Ranging) - trigonometrické jednosměrné měření vzdálenosti. Pro toto měření se používají najednou dvě stanice systému DSN, které současně pomocí dvou antén na každé stanici přijímají jak signály ze sondy, tak i signály z vybraného kvasaru. Vzhledem ke známé pozici kvasaru (sloužícímu jako referenční bod) je pak z těchto získaných dat vypočítána úhlová vzdálenost sondy od kvasaru, čímž lze určit polohu sondy v kosmu s přesností jednoho kilometru (při vzdálenosti sondy 200 milionu kilometrů).
|
|
| | Za obsah komentáře zodpovídá jeho autor. |
|
