¿Cuáles son las principales fuentes de ruido e interferencia de radio que limitan la velocidad y la disponibilidad de datos en el espacio profundo?

Llamemos "radio" a cualquier cosa electromagnética por debajo de 300 GHz (1 milímetro), a menos que haya una razón convincente para hacerlo de otra manera.

La pregunta ¿Qué tan bien puede la Voyager 1 separar las señales de la Tierra del ruido solar en estos días? da cierta perspectiva, pero debe haber varias otras fuentes de ruido e interferencia de radio que limitan las velocidades de datos o la disponibilidad de los enlaces de datos.

¡Sería genial una breve explicación que describa bajo qué condiciones cada fuente principal se vuelve importante!

Una fuente es el fondo cósmico de microondas en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background pero hay otras fuentes de radio astronómicas como el sol, las estrellas y las galaxias en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_radio_source
@Uwe, ¿está seguro de que el CMB califica como una fuente "que limita (s) las tasas y la disponibilidad de datos del espacio profundo?" Solo pido fuentes que hagan eso, y una breve explicación que describa bajo qué condiciones cada una se vuelve importante. ¡Gracias!
¿Está buscando solo fuentes de ruido e interferencia , o está buscando una explicación de por qué las velocidades de datos son limitadas? Si es lo último, entonces el teorema de Shannon-Hartley es muy relevante, pero esa no es una respuesta a la pregunta que está planteando. FWIW, nuestras modulaciones actuales están bastante cerca de los límites teóricos, por lo que, a menos que Shannon y Hartley estuvieran equivocados, quedan pocos conejos para sacar de los sombreros. (Sin embargo, la modulación utilizada por los Voyagers probablemente no sea la ideal).
@MichaelKjörling Estoy de acuerdo contigo. Esta pregunta relacionada podría ser un excelente lugar para discutirla. Mi pregunta pretende ser complementaria a ella. Shannon-Hartley no se extiende bien al ruido fuertemente no estadístico, como planetas que se desplazan hacia su línea de visión, o tal vez una fuerte dispersión o centelleo de algún plasma que se interpone en algún lugar, por ejemplo; de ahí la inclusión de "interferencia" además de "ruido".
Creo que hay una pregunta más fundamental: ¿la velocidad de datos de un enlace de radio en el espacio profundo está limitada por el ruido de radio cósmico que ingresa al receptor? ¿O está limitado por otras causas?
@Hobbes He tratado de mantener la redacción de la pregunta lo más neutral posible. CMB, temperatura efectiva del extremo frontal del receptor, temperatura del plato/reflector, otros cuerpos de radiación térmica, plasmas atrapados en caliente en campos magnéticos, cuerpos ocultos, distorsión por efectos de plasma de línea de sitio son solo algunos que puedo pensar en la parte superior de mi cabeza y todos ellos estarían cubiertos por la pregunta formulada. No sé cuál es más fundamental , por ejemplo; CMB o interfaz T mi F F , pero simplemente pongamos todo sobre la mesa y resolvámoslo: cuáles son dominantes bajo qué condiciones.

Respuestas (1)

Como se menciona en los comentarios, el Fondo Cósmico de Microondas crea ruido. Más específicamente, el fondo cósmico crea radiación de cuerpo negro, que agrega ruido kTB a cualquier receptor que lo mire. Se llama ruido kTB, o ruido térmico, porque su intensidad es el producto de la constante k de Boltzmann, la temperatura del cuerpo negro T (alrededor de 4K para el fondo cósmico) y el ancho de banda B del receptor.

Una buena explicación sobre el ruido kTB y la sensibilidad del receptor:

http://www.highfrequencyelectronics.com/index.php?option=com_content&view=article&id=553:receiver-sensitivity-and-equivalent-noise-bandwidth&catid=94:2014-06-june-articles&Itemid=189

Editar: Este ( https://descanso.jpl.nasa.gov/DPSummary/Descanso4--Voyager_ed.pdf ) pdf de la NASA sobre las telecomunicaciones de Voyager proporciona las siguientes fuentes de ruido para el enlace descendente (Voyager to Earth) (de la página 26):

Potencia de ruido de cada fuente: valor de diseño/tolerancia favorable/tolerancia adversa

Densidad espectral de ruido total, dBm/Hz: –185,35/–0,97/0,80

Temperatura total de ruido del sistema, K: 21,12/–4,24/4,24

Temperatura del receptor, K: 13,20/–3,00/3,00

Contribución terrestre, K: 2,88/–3,00/3,00

Contribución Galáctica, K: 2.68/0.00/0.00

Contribución Atmosférica, K: 2.36/0.00/0.00

Ruido de cuerpo caliente, K: 0,00/0,00/0,00

Ángulo Elev = 58,01 grados

Así que la principal fuente de ruido es el receptor, seguido por la radiación de cuerpo negro del suelo, de la Vía Láctea y de la atmósfera. El CMB parece ser insignificante en comparación con eso.

Puedo pensar en algunos factores que podrían dañar el presupuesto del enlace: 1. La precisión de puntería es baja debido a la incertidumbre de la posición de la nave espacial. Junto con el tamaño de antena limitado que también podría reducir el enlace. 2. La pérdida de ruta se convirtió en un problema importante en distancias tan largas. 3. El uso de una velocidad de datos alta también reduce la calidad del enlace.
¿Cuáles son las principales fuentes de ruido e interferencia de radio que limitan la velocidad y la disponibilidad de datos en el espacio profundo?
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