La distancia entre la Tierra y Marte varía entre 50 y 400 millones de kilómetros debido a sus órbitas. ¿Afecta esto notablemente a la transmisión de datos? Ingenuamente esperaría que pudieras transmitir 8 veces más rápido en el punto más cercano que en el más lejano porque así es como varía la distancia.
¿Funciona mejor la comunicación bidireccional con un rover de Marte cuando estamos más cerca?
Tengo una estación base inalámbrica en mi casa. Cuando llevo mi computadora portátil al otro extremo de la casa, la intensidad de la señal disminuye y/o pueden ocurrir errores. Obviamente, el wifi doméstico tiene preocupaciones muy diferentes, como las obstrucciones y el diseño de corto alcance. La distancia a Marte varía mucho más que mi computadora portátil, pero dentro de un rango conocido. La comunicación funciona porque se hicieron ciertas consideraciones de diseño, como los comandos de procesamiento por lotes.
Así que me pregunto cómo afecta eso a la comunicación con el Rover, como se conoce hoy en día, pero también estoy pensando en cuándo/si tendremos una colonia en Marte. Eso significaría comunicación entre una mayor cantidad de dispositivos con más aplicaciones de red que tendrían que dar cuenta de la diferencia.
¿Cambiaría significativamente el ancho de banda o la latencia de la conexión entre el extremo cercano y el lejano?
Es como un diseño de torre celular a gran escala donde la distancia a la antena móvil es variable dentro de un rango. Excepto que en este caso, todas las antenas móviles están siempre juntas a la misma distancia variable y, por lo tanto, la comunicación podría optimizarse para esa distancia/latencia conocida.
Si aplicamos el teorema de Shannon Hartley a este problema y usamos la aproximación para una relación señal a ruido mucho menor que 1, obtenemos la fórmula
C~= 1.44 * B * S/N
C es la capacidad del canal en bits por segundo
B es el ancho de banda en Hertz
S es la potencia de la señal recibida en vatios
N es la potencia del ruido en vatios
Duplicar la distancia reduce la potencia de la señal S en 1/4. Si la potencia del ruido es constante, la relación señal/ruido S/N y también la capacidad del canal C se reducen por el mismo factor.
Desafortunadamente, aumentar la distancia en un factor de 8 reducirá la capacidad del canal C en un factor de 1/64.
Si tiene una transmisión de video con 60 cuadros por segundo a la distancia mínima, obtiene menos de un cuadro por segundo a la distancia máxima.
Abordar la pregunta "¿Funciona mejor la comunicación bidireccional con un rover de Marte cuando estamos más cerca?" parte de la pregunta:
En teoría, la comunicación funcionaría mejor cuando Marte esté más cerca, especialmente los comandos de seguimiento que tienen que esperar los resultados de un comando anterior. Sin embargo, en la práctica, según me informaron, alguien que fue asignado a la misión del Laboratorio de Ciencias de Marte (rover Curiosity), por lo general, se prepara con anticipación una programación completa de Sols (un día marciano) y se carga en el rover. para que se complete a lo largo del día siguiente, lo que permite analizar los resultados y planificar la programación de los próximos días.
El resto es especulación de mi parte, pero como ya está introduciendo una latencia de días enteros entre las comunicaciones, no creo que la distancia entre los planetas tenga mucho impacto práctico en la comunicación.
En la pregunta, afirma que la distancia varía en una proporción de 8:1. Supongamos que la señal transmitida por una nave espacial en Marte tiene un nivel de señal y una precisión de puntería constantes desde la antena transmisora, es decir, la intensidad de la señal que apunta hacia la Tierra es constante. Si este es el caso, la energía de la señal recibida en tierra variará en una proporción de 64:1 debido a la ley del inverso del cuadrado.
Ahora, para que se detecte una señal, la antena en la Tierra debe recibir una energía mínima por bit. Como el nivel de la señal del planeta en su distancia más lejana es 1/64 del nivel de la señal en el acercamiento más cercano, la velocidad máxima de datos también se reducirá por este factor de 64.
El sistema de comunicaciones probablemente se diseñaría con un presupuesto de enlace adecuado para permitir una operación correcta con la mayor separación esperada entre el transmisor y el receptor, lo que daría como resultado una tasa de error mucho menor en los datos transferidos cuando la longitud de la ruta de la señal es más corta.
Editar siguiendo la aclaración en la pregunta.
El tiempo que tardan los mensajes en llegar a Marte aumentará en un factor de 8 ya que la señal viaja a una velocidad constante, pero los datos que puede transportar esa señal se reducirán a 1/64 de la cantidad que es posible cuando Marte está en su punto más cercano.
Como un aparte adicional, la administración de energía celular se vuelve aún más complicada con los sistemas 3G CDMA con IIRC, lo ideal es que el nivel de potencia de la señal recibida de cada teléfono en el mástil de la celda sea igual.
Astronauta de todos los días
UH oh
Dan Sorensen
PM 2 Anillo