玩过遥控飞机的伴侣都知道玩这行比力危险,其一是速度比力高,螺旋桨很尖锐,万一伤到人可是大事!其二则可能会炸机,啥意思呢?就是旌旗灯号欠好或者操作不妥,航模坠毁!
那些飞标的目的太空的探测器,它们动辄在当作百上千的近地轨道上,甚至远达数亿或者上百亿千米的距离,它们又是怎么包管不“炸机”的呢,万一掉控又怎么急救回来呢?
观光者一号,深空测控通信是怎么包管的?
无线电通信的道理很简单,将声音文字、数据或者图像等旌旗灯号调制在无线电波中,传输到远方,在经由过程解码的体例还原,这就当作了我们所熟悉的无线电通信!最早的无线电噪音干扰很大,所以摩尔斯将字母用长短音编码的体例防止误码,接收后再按摩尔斯电码还原,其实这应该算是最早的数字通信!
数字通信
此刻我们用的仍是数字通信,只是频率和编码以及载波体例上有了很大的不同,数字通信用001100的体例来匹敌干扰,是以现代通信中模拟通信已经很是少见,数字通信还有容量大的长处。
深空测控,光有编码优势是不敷的
大师可能都传闻过深空测控网,简单的说就是在地球各个点都成立通信收集,包管在任何时刻都有至少一座天线对着探测器,因为地球会自转,若是考虑到地平线以及大气层衰减的话,必需要三座天线才能包管赤道上360度笼盖,假如要包管南海说神聊半球的话,那么可能还要多安插几座或者优化安插位置!
美国的深空测控网
DSN(Deep Space Network)是NASA设置在美国(加洲)、西班牙(马德里)和澳大利亚(堪培拉)的深空测控收集,为NASA的星际航天器供给导航与航天通信办事,因为深空测控天线也可以作为射电千里镜利用,是以也担任射电天文学不雅测和太阳系内雷达行星天文学研究!
列国深空测控站点全球分布
在这些测控网中,直径30-40米的天线触目皆是,甚至最大有达到60-70米的深空天线!天线设置装备摆设如下:
戈尔德斯通深空站:位于美国加州的莫哈维戈壁。运行中有1个70m天线、3个34m波束波导(BWG)天线,正在新建1个34m BWG天线。
马德里深空站:位于西班牙首都马德里以西60km。今朝在运行的有1个70m天线,1个34m高增益天线,2个34m波束波导天线,还有2个34m波束波导天线在建。
堪培拉深空站:位于澳大利亚首都堪培拉西南40km。运行中有1个70m天线,3个34m波束波导天线,有1个34m波束波导天线在建。
在全球深空测控网中,美国的测控收集分布位置是最佳的,海说神聊半球两个,南半球一个,并且大致分布在120度的位置上,兼顾了南海说神聊半球,当然这也是美国在全球的实力表示,可以调动全球资本!
观光者的通信天线
观光者一号是人类发射的、距离地球最远的航天器,截止到今天为止,它已经飞翔了大约150.268天文单元,大约225.4亿千米,通信延迟时候大约为20小时52分钟!具体见下图:
观光者一号和二号的相关信息
观光者系列一起头就被设计用来飞标的目的太阳系外,是以一个小小的探测器(825.5千克)上搭载了一个3.7米的高增益抛物面天线!
它是到1977发射时最大的星载通信天线。观光者的通信系统受到海员号和海盗号探测器的影响,做了如下改动:
初次利用X频段而不是S频段作为本家儿要的下行遥测链路;
采用双输出功率的X频段TWTA,最大发射功率18W,设计用来减小质量、使效率最大化,且工作时候跨越50000h
观光者一号凡是以2.3 GHz或8.4 GHz的频率在深空收集通道18中传输数据,而从地球到观光者的旌旗灯号则以2.1 GHz发送,但几个深空测控站对观光者通信是有限制的,好比观光者二号位于南天区,海说神聊半球的两个站点能跟踪,但无法通信链路,是以测控与数据下载本家儿要由堪培拉的测控站来完当作。而一号则刚好相反!
三个测控站的结构和构成
当然再牛逼的深空测控网对观光者电池耗尽也无计可施,因为观光者一号的核电池衰减,它已经无法支撑太多的仪器工作,到此刻为止,观光者一号就只能当个信标了,二号还可以下载些数据,好比日球层的相关信息。
观光者搭载的设备工作状况
深空探测有“炸机”的案例吗?又是怎么急救回来的?
深空测控掉败的案例其实挺多,好比2016年3月14日发射的斯基亚帕雷利火星登岸器,在2016年11月19日登岸火星途中掉去联系,不知下落!但“炸机”后被找回来的案例却不多,此中就有最为经典的丝川小行星登岸取样返回的“隼鸟一号”!
丝川小行星
隼鸟号是2003年5月9日发射的小行星探测器,2005年12月9日,在丝川小行星四周因燃料泄露,姿态掉控造当作通信间断(要连结联系,抛物高增益通信天线必需指标的目的地球,全标的目的天线增益太低,底子无法通信)。
隼鸟采样中
原本JAXA觉得此次使命已经掉败时,却从隼鸟号传来了旌旗灯号,只是这个旌旗灯号断断续续,JAXA阐发隼鸟号探测器正在翻腾中,但有一段时候抛物面天线是指标的目的地球的,是以按照这短短的时候,阐发姿态,注入指令,将隼鸟号从翻腾的状况拯救了回来!
隼鸟号的离子策动机
因为隼鸟号使命多次挫折,是以错过了第一次返回,隼鸟号只能比及在返回轨道下一次和地球订交时,终于在2010年6月13日当作功返回地球,带回一丢丢肉眼无法见到的丝川小行星尘埃!
喜好深空探测和离子策动机的伴侣可以看看《隼鸟号》,这部片子尽管有些疲塌,但整体上来看仍是不错的,仅当科学记载片来看吧!







