¿Cuál sería la forma más viable de tener una comunicación constante con una base en Marte?

Actualmente estoy trabajando en un proyecto que involucra el diseño de una base en Marte, y un factor importante es establecer una comunicación constante entre la Tierra y la base terrestre en Marte.

Estoy pensando en utilizar la comunicación láser (para una transmisión de datos más rápida), pero no sé cómo implementarla. ¿Tendría sentido tener un satélite aeroestacionario sobre la base, utilizar un conjunto de satélites en órbita, tener un satélite alrededor del sol o algo más? He visto muchas opciones, pero me gustaría saber si alguien ha obtenido una opción "mejor" o más viable.

Por contexto, parece que quiere decir entre una base de Marte y la Tierra, pero las comunicaciones entre la base y otros sitios en Marte son otra cosa a tener en cuenta. Otras cosas a considerar: redundancia, requisitos de ancho de banda, requisitos de antena/alimentación si está destinado a llegar a vehículos o equipos portátiles, disponibilidad de DSN o alternativas en el extremo terrestre, compensaciones de una solución especializada específica de Marte frente a una infraestructura de uso general que puede apoyar misiones a asteroides y cosas por el estilo... definir "mejor" no es trivial.
Una constelación de pequeños satélites estilo "enlace en estrella" en LMO podría ser una buena opción por otras razones: le brindará comunicación punto a punto en Marte, búsqueda de ubicación al estilo GPS y mucha redundancia. Con un pequeño telescopio en cada satélite (o solo una proporción), podría obtener un sistema de vigilancia global lo suficientemente bueno como para rastrear vehículos o cualquier cosa con una radiobaliza. Básicamente, si va a poner humanos en el espacio de Marte, también puede instalar primero una infraestructura de red básica :-)

Respuestas (1)

Respuesta parcial; en lugar de una órbita areoestacionaria con inclinación cero, una órbita areosincrónica inclinada (es decir , el mismo período pero inclinada) nunca perdería la línea de visión directa con la Tierra, excepto cuando pasa detrás del Sol.

Desde la superficie de Marte, haría una figura ocho en el cielo una vez al día (vea esta respuesta para ver cómo se ven), pero en estos días, las antenas de matriz en fase orientables son fáciles de implementar en caso de que no quieras tener un plato que tiene que rastrearlo.

Vale la pena señalar que su elección de un enlace óptico en lugar de uno de radio tiene la ventaja de que puede pasar mucho más cerca del Sol sin tener problemas de ruido y dispersión debido al plasma en el viento solar. Con filtros ópticos adecuados de banda muy estrecha sintonizados con la longitud de onda del láser y una buena coronagrafización , los telescopios receptores deberían poder apuntar bastante cerca del Sol. Para más sobre eso ver

y usando Skyfield y este script: https://pastebin.com/q7RkKRHQ

Ángulo Sol-Marte-Tierra y semiángulo Sol

y

A continuación se muestran los tipos de imágenes en movimiento que normalmente he visto de las cámaras fijas de SOHO apuntando hacia el Sol:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Arriba: de ¿Cuál es exactamente la interacción que bloqueó el enlace descendente de datos de Juno cerca de la conjunción solar? Abajo: De esta respuesta a ¿Qué es este punto blanco y línea extraña en la imagen SOHO? ¡Sí, esas son las Pléyades pasando el Sol!

ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Realmente puedes arreglártelas con una sola órbita areosincrónica? Esperaría que una parte de él aún se oculte detrás de Marte cada vez que la Tierra se acerque al plano orbital. ¿O puede configurar una precesión inteligente para asegurarse de que eso nunca suceda (como una órbita sincrónica con el sol, pero para la Tierra)?
@TooTea gracias por recordarme, una vez escribí una respuesta sobre una órbita sincrónica solar para la nave espacial MOM de ISRO, pero ahora no recuerdo cómo termina la historia. Aunque creo que tienes razón, esto puede no funcionar. Voy a cavar una vez que vuelva a mi computadora portátil.
Actualización de @TooTea: esta respuesta sugiere que una órbita sincrónica con el sol será posible alrededor de Marte, pero ciertamente no será lo suficientemente alta como para ser simultáneamente areosincrónica. Dado que la Tierra siempre se está moviendo, no creo que esto vaya a ser un gran problema, ya que hay tantos grados de libertad. Sin embargo, escribiré un simulador para probarlo.
Técnicamente, ¿no es el sol zumbando más allá de las Pléyades? O la Tierra zumbando alrededor. . . no importa. Me mostraré.
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