¿Por qué la antena parabólica de Queqiao es tan grande? (Satélite de retransmisión Chang'e-4) ¿El más grande jamás visto en/cerca de la Luna?

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El artículo de NASA Spaceflight El satélite de retransmisión Queqiao lanzado antes de la misión lunar Chang'e-4 describe el satélite de retransmisión de comunicaciones que se utilizará para comunicarse con Chang'e-4, que estará en el lado oculto de la Luna y, por lo tanto, fuera de contacto directo. comunicaciones con la Tierra.

Este tuit dice:

Y el relevo Queqiao Chang'e-4 de 448 kg se sentó antes del lanzamiento

y muestra las imágenes a continuación, que muestran una antena parabólica doblada que me parece mucho más grande de lo que esperaba. Existe un elemento de riesgo al usar un plato plegado en lugar de uno rígido, por lo que debe tener alguna ventaja sustancial.

¿Se utilizará este gran plato para comunicarse con la Tierra, con Chang'e-4 o con ambos? La razón por la que pregunto es que, dado que el satélite en órbita alrededor de la Luna será visible desde una estación en la Tierra durante muchas horas seguidas, no sería necesaria una gran velocidad de datos, a menos que fuera un video en vivo y no pudiera almacenarse en búfer. Sin embargo, en ese caso, ¿cómo captaría las señales de Chang'e-4 al mismo tiempo?

Pregunta: ¿Por qué Queqiao (satélite repetidor Chang'e-4) tiene una antena parabólica tan grande? ¿Será el plato más grande jamás visto en la Luna o cerca de ella?

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Abajo x2: módulo de servicio y vehículo lunar Apolo 15. Como señala @Hobbes , el módulo de servicio de Apolo usó cuatro platos de 78 cm para la comunicación con la Tierra, y la antena del rover lunar de Apolo tenía un área similar. Con los avances en la corrección de errores, los extremos frontales de bajo ruido y la recepción terrestre, es sorprendente ver que ahora se usa una antena mucho más grande. De aquí y de aquí .

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es mucho más grande que la antena de alta ganancia Apollo CSM (4 platos de 78 cm, ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19720012253.pdf ).
@Hobbes ese documento está repleto de obsequios, ¡gracias! Basado en tu comentario, he agregado un poco.
Por lo que puedo decir, será significativamente más grande que cualquier plato que se haya enviado a la luna, incluso incluyendo asistencias de gravedad para misiones interplanetarias (Mariner-10 o Nozomi posiblemente contendientes por el segundo puesto). Ciertamente ha habido antenas más grandes (por ejemplo, antena de látigo) pero nada que cuente como un plato.
En cuanto a por qué , no puedo resolverlo. Estoy seguro de que tiene algo que ver con las diferentes bandas de frecuencia utilizadas: banda X para comunicaciones con la superficie lunar, banda S de regreso a la Tierra, pero no entiendo lo suficiente como para emitir un juicio. También puede ser digno de mención: el rover aparentemente se controlará (casi) en tiempo real, por lo que la integridad de los datos puede ser crítica.
@Jack ¿considera agregar una respuesta parcial? Siempre puede agregar más información a medida que esté disponible.

Respuestas (1)

Varios factores contribuyen a necesitar una antena grande:

  • se usa para comunicarse con el rover, que pesa solo 100 kg, por lo que no puede transportar un plato grande
  • estará en órbita en el Punto Lagrangiano L2 Tierra-Luna, a una distancia de 60.000 km de la Luna.
  • el módulo de aterrizaje y el rover usan antenas omnidireccionales (es decir, con baja ganancia) para recibir datos

Todos estos factores son parte del presupuesto del enlace para las comunicaciones entre el rover, el módulo de aterrizaje, el relé y la Tierra.

Capacidad de retransmisión de datos :

Proporciona cuatro enlaces de banda X de 256 kBps entre él y el módulo de aterrizaje/rover y un enlace de banda S de 2 MBps hacia la tierra.

Parece que el plato se usará tanto para la banda X como para la banda S. El relé puede comunicarse con el móvil y el módulo de aterrizaje simultáneamente.

Creo que la siguiente especificación significa que el satélite puede transmitir información simultáneamente, lo que sugiere que tanto la Tierra como la Luna están en el campo de visión de la antena:

El satélite de retransmisión debe poder transmitir datos a la Tierra y retransmitir con el módulo de aterrizaje y el rover simultáneamente.

¿Cuánto pesa el rover en la Luna? Oh, no importa ;-)
cosas interesantes aquí: gbtimes.com/… probablemente también tenga una respuesta adicional para esta pregunta .
Para su información, ese enlace también dice explícitamente: "Esta es la antena de comunicación más grande jamás utilizada en la exploración del espacio profundo, según Xinhua, que también la describió como un 'paraguas grande'. El orbitador Galileo Júpiter de la NASA llevaba una antena de alta ganancia de 4,6 m de diámetro, pero esto no se pudo desplegar completamente".
¿Puede aclarar por qué la compatibilidad con X-Band y S-Band podría requerir un plato tan grande? No pude por mi vida resolverlo
Las secciones 2.2.2, 3.3, 4.2.1 y 4.2.2 de la especificación que vinculó brindan una idea, pero los detalles están más allá de mí: p
@Jack No creo que "ambos" sea el motivo. Las pequeñas antenas omnidireccionales del rover significan que esas señales serán muy débiles a 60 000 km de distancia. Quizás el enlace a la Tierra no necesite un plato tan grande, pero en lugar de tener dos platos, reutiliza el mismo.
Acordado. El tamaño del plato depende del presupuesto del enlace. (distancia + ganancia de antena de todas las antenas involucradas)
Sí, eso tiene mucho sentido: deja el plato grande en órbita para que no tengas que llevar un equipo tan poderoso a la superficie.
Aquí hay un documento que puede tener más información, pero es de pago: link.springer.com/article/10.1007%2Fs11431-016-9034-6
FWIW, las antenas más grandes tienen un "campo de visión" más pequeño .
¿Por qué la antena parabólica de Queqiao es tan grande? (Satélite de retransmisión Chang'e-4) ¿El más grande jamás visto en/cerca de la Luna?
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