¿Cómo funcionó la comunicación entre SpaceX Tesla y la Tierra?

La transmisión de video HD y los transmisores solo se diseñaron para los primeros cientos de kilómetros. Lo que puedes ver ahora son repeticiones de las primeras transmisiones. El Falcon-Heavy ahora está demasiado lejos para tener una aplicación de gran ancho de banda, como video, transmitiendo de manera confiable a la tierra.

Aunque la tabla 4.6 de la Guía del usuario del Falcon-9 muestra las frecuencias y los canales de los transpondedores/transceptores/receptores a bordo.

La guía enumera "vehículos de lanzamiento Falcon" sin más especificaciones del modelo, no está seguro, y no he podido confirmar esto, si las frecuencias / transpondedores Falcon-Heavy son los mismos.

Es probable que se suponga que los transpondedores del Falcon-Heavy son al menos similares.

Con esta información se puede concluir que las telecomunicaciones actuales se realizan por telemetría (codificación/modulación PCM/FM) principalmente para aplicaciones downstream.

Es más claro que los comandos aguas arriba probablemente los realice el transpondedor de banda C, usando modulación de pulso CW (onda continua), y el receptor de comando UHF que usa modulación FM.

Sin especificaciones de protocolo disponibles públicamente, no hay mucho más que extraer de este documento.

Las señales transmitidas en las bandas de 2,2 GHz y 5,7 GHz, aunque tienen una potencia de salida decente en la fuente, se atenuarán mucho antes de llegar a tierra. Se necesitarán Receptores y Antenas especiales para recibirlos desde una distancia tan grande en el espacio. No estoy completamente seguro acerca de la velocidad actual o la aceleración de la velocidad del Falcon-Heavy, pero ahora llevamos 2 días y a 10 km/s está bastante lejos. Demasiado lejos para capturar datos con equipos de consumo.

Cualquier transpondedor del Roadster, aunque no encuentro referencia ni detalle de los mismos, se encuentran en la misma situación que la descrita. En algún momento, el roadster estará demasiado lejos para transmitir de manera confiable una señal de calidad a la tierra.

Sin especificaciones solo podemos aplicar algo de teoría a las transmisiones de los Tesla.

La fórmula general para la pérdida de trayectoria:

PL(db) = 20log(d) + 20log(f) + 32,44 - Gtx - Grx

• PL = Pérdida de trayecto en dB
• d = distancia en km
• f = frecuencia en MHz
• Gtx = Ganancia de la antena transmisora ​​en dBi
• Grx = Ganancia de la antena receptora en dBi

Para video de calidad HD, necesita un ancho de banda de 4 MHz o más, lo que llevará la frecuencia de transmisión a GHz para codificar/modular esto de manera confiable. Además, necesita conocer la potencia de salida del transmisor y el ruido de fondo // SINAD del receptor.

El siguiente es solo un cálculo de ejemplo, ya que los detalles de este no están realmente disponibles, suponga lo siguiente:

• Piso de ruido del receptor = -114 dBm
• Receptor SINAD = 12 dB
• Ganancia de la antena del receptor = 30 dBi (un modesto plato de 1-2 metros de diámetro)
• Frecuencia de transmisión = 2200 MHz
• Salida de potencia del transmisor = 10 W (40 dBm)
• Ganancia de antena transmisora ​​= 0 dBi (una antena muy modesta y pequeña)

Y con eso, supongamos una distancia de 3000 km, ahora podemos insertar esto en la fórmula:

PL = 20log(3000) + 20log(2200) - 30 - 0

PL = 106dB

Volviendo al receptor, para recibir una señal adecuada, la señal debe ser superior a -114 (dBm) + 12 (dB SINAD) = -102 dBm o mejor.

Así que ahora tenemos:

Salida de energía: pérdida de ruta = -102 dBm (o mejor)

40 (dBm) - 106 = -66 dBm

Esto significaría que con una antena de ganancia de 0 dBi muy simple en el lado del transmisor, y todos los demás valores de muestra teóricos, sería posible transmitir una señal confiable.

Sin embargo, este cálculo no tiene en cuenta la interferencia atmosférica ni la interferencia espacial. Tampoco tiene en cuenta la directividad de la antena transmisora.

La práctica es que hay mucho más que tener en cuenta y los valores aquí presentados pueden no representar nada parecido al diseño real de los transmisores a bordo del Roadster.

¿Hay una antena simple montada en el Tesla lo suficientemente fuerte como para lograr la transmisión a gran distancia (durante las primeras 4 horas)?

probablemente/sí, en la práctica probablemente haya más de una antena para superar las limitaciones de directividad y rotación del objeto.

Pero es más que solo enviar y recibir la señal de manera confiable. El mayor obstáculo que puede tener es con la codificación, y asegúrese de que su protocolo realmente permita tales distancias con la corrección de errores incorporada, sin duda necesaria. A velocidades de video HD, hay muchos bits (juego de palabras) que pueden salir mal. Las comunicaciones de larga distancia y la telemetría normalmente elegirían un ancho de banda mucho más pequeño y un protocolo más sensible como PCM, PSK, (Q)BPSK y similares.

Aquí están los detalles de los transmisores de carga útil, estos fueron los dos canales utilizados por Tesla para transmitir el video. Los de la tabla anterior son puramente el vehículo de lanzamiento.

2370,5 MHz MO 20 W 11,8 W 4M88G1D 6,25 Mbps
2382,50 MHz MO 20 W 10,8 W 4M88G1D 6,25 Mbps

(frecuencia, potencia de TX, EIRP, designación de emisión, RF b/w)

Dado que la potencia de TX es de 20 vatios y el EIRP real es de aproximadamente la mitad, supondría que el TX se divide con un divisor de 3dB y luego se alimenta a un par de antenas de ganancia cero, lo más probable es que sean parches o similares. . Es probable que los dos transmisores alimentaran el mismo video y que sus rutas de señales estuvieran separadas para propósitos de DR. Las antenas eran probablemente QFH o tipos de parche que tendrían anchos de haz muy amplios y en pares no tendrían nulos. Todo esto es especulación: observé bien las fotos de la carga útil totalmente integrada, se puede ver fácilmente el andamiaje que soporta las cámaras, pero las antenas de banda S no eran obvias.