¿Qué impide que la comunicación de la sonda espacial se atasque?

Las sondas espaciales usan ondas de radio para comunicarse con la Tierra. Me imagino que una sonda enviada hace muchas décadas, usando muy poca energía y desde muy lejos, enviaría una señal increíblemente débil a la Tierra.

Solo me preguntaba, ¿no sería fácil para alguien en la Tierra transmitir una señal en la misma frecuencia y bloquear la señal de la sonda (ya sea intencionalmente o no).

En su mayoría, la ubicación y las frecuencias que usan las sondas no rebotan en la ionosfera (por razones obvias) para que funcione el enfoque de onda ionosférica. Luego también hay razones legales y tales métodos serían básicamente un acto de guerra / terrorismo / sabotaje / elegir cualquier palabra opsec aterradora. Pero, por supuesto, es técnicamente alcanzable (para improvisar, no sería tan fácil hacer un ataque de hombre en el medio). Simplemente retransmita el mismo mensaje media vuelta (180°) fuera de fase y cancelará exactamente el mensaje transmitido.

Respuestas (5)

Una transmisión desde una ubicación aleatoria no funcionará. Las antenas de radio utilizadas en los sitios de la Red del Espacio Profundo para enviar y recibir datos de las sondas del espacio profundo son altamente direccionales. Para bloquear la señal, tendría que transmitir desde una ubicación que se encuentre entre la antena receptora de la red de espacio profundo y la sonda de espacio profundo.

Eso significaría usar un dron, y tendría que ser un dron bastante sofisticado. El espacio aéreo alrededor de esos tres sitios DSN está muy restringido. Vuela un dron en ese espacio aéreo restringido y tendrás muchos problemas.

Me pregunto si sería exitoso enviar una señal, con el efecto Doppler apropiado, reflejada por la ionosfera o la Luna, o incluso por un avión a una altitud razonable. La señal del espacio profundo es tan débil que es fácil competir con ella.
@mins: rebotar en la ionosfera no funcionará. La ionosfera tiene poco efecto sobre las frecuencias utilizadas para las comunicaciones en el espacio profundo. Rebotar en aviones no funcionará; las aeronaves evitan los espacios aéreos restringidos (y los operadores envían NOTAM (NOtices To Air Men) para evitar las áreas en las que las antenas seguirán). Rebotar en la Luna no funcionará con la posible excepción de las sondas enviadas a la Luna. Incluso entonces, el albedo muy bajo de la Luna requeriría enviar una señal muy poderosa. Solo hay unas pocas antenas de este tipo en el mundo. Las antenas de aficionados no lo cortarían.
Si bien puede tener razón, un par de cosas no son precisas. A partir de los datos de Voyager , veo que las frecuencias DL son de 2,5 y 8,5 GHz aproximadamente. Las bandas S y X están sujetas a la propagación troposférica . Ham usa dispersión troposférica y rebote lunar (y recibe Voyager ).
@mins: sí, la banda X rebota en la troposfera en ángulos de incidencia bajos . La recepción no comienza hasta que la nave espacial objetivo está muy por encima del horizonte, y luego no se usa la dispersión troposférica para interferir con la señal recibida. El rebote lunar también es irrelevante a menos que la nave espacial esté muy cerca de la Luna en el cielo, tan cerca que la Luna está dentro de uno de los lóbulos de la antena. Finalmente, recibir e interferir en la recepción son conceptos muy diferentes.
Entiendo. Tiene sentido.
No, no lo compro. El nivel de la señal que se recibe de algunas naves espaciales es tan increíblemente bajo (por ejemplo, los Voyagers), que estoy seguro de que podría estar bloqueado con una señal fuerte, completamente fuera del eje en la frecuencia apropiada dirigida a la antena desde el costado. Cada patrón de antena parabólica tiene lóbulos laterales notables. Están varios órdenes de magnitud por debajo, pero dado que la señal que se recibe es tan débil, se necesita muy poca potencia en la antena para inundar esa señal.
@MarkAdler, algunos cálculos muy aproximados para un plato DSN de 70 metros muestran que los lóbulos laterales de 90 grados (a los que es más probable que tenga acceso sin infringir demasiadas leyes) son al menos 80db más débiles que el lóbulo principal.
¡Bueno! Consulte la respuesta de @RossMillikan a continuación sobre la intensidad de la señal de la Voyager. Eso y sus cálculos aproximados validan mi comentario, mostrando que sería bastante fácil inundar la señal de la Voyager con solo lóbulos laterales de -80 db. Esta respuesta es incorrecta. Ross Millikan tiene razón.
@MarkAdler - ¿Qué lóbulos laterales de -80 dB? JPL ha estado trabajando durante más de 40 años para reducir esos lóbulos laterales.
No hay mucho que puedas hacer. Este informe corrobora aproximadamente los números, con ganancias a 90° del eje de puntería de 95 db por debajo del eje de puntería para una antena de 70 m. El informe fue escrito para proporcionar modelos de ganancia de antena precisamente con este propósito: evaluar la magnitud de la interferencia de radio en el DSN de fuentes terrestres.
Ah, y eso es en banda Ka. En la banda X (utilizada por el transmisor Voyager), la ganancia de puntería es más como 75 db, por lo que la diferencia es -85 db.
@DavidHammen En realidad, las antenas de aficionados son suficientes para rebotar señales en la Luna. Solo necesita una configuración grande y un amplificador (respetablemente) potente. Wikipedia .

Entonces, antes que nada, ¿qué se necesita para enviar la señal en primer lugar? Cada uno de los sitios de la Red del Espacio Profundo tiene una antena de 34 m que normalmente se utiliza para las comunicaciones del sistema solar interior. La potencia es de aproximadamente 200-400W, en una banda donde es difícil conseguir tanta potencia. Para bloquear la señal, debe aumentar significativamente el ruido. En general, sería bastante difícil bloquear la señal que va a la nave espacial. Se podría hacer, pero construir platos del tamaño requerido es un asunto complicado, aunque no dudo que una fuente dedicada podría hacer que esto suceda, dado el deseo apropiado.

Bien, ¿y qué hay de la señal de retorno? Bueno, ese es un poco más fácil, ya que la señal es bastante débil en el suelo. No tengo el presupuesto completo de rf de una misión, pero es seguro asumir que es débil. Sin embargo, esto va a tener algunas dificultades serias. En primer lugar, la antena es muy direccional, muy poca RF entrará excepto en la trayectoria directa del haz de la antena. De hecho, de este documento, la bocina de alimentación, que es esencialmente el receptor, a 22 grados del haz hay 38 dB, ¡y ese es el mejor lóbulo lateral! Si la bocina está debidamente protegida, como es probable que esté en el plato, entonces los globos laterales caen dramáticamente. Incluso si no está protegido adecuadamente, si bien sería posible bloquear esta señal si puede encontrar la ubicación correcta para hacerlo, tendría que acercarse bastante a la dirección en la que apunta la antena para aprovechar eso. Además, las bandas de interés son esencialmente solo de línea de sitio. Tendría que acercarse a la antena para tener éxito, y la señal conduciría directamente al dispositivo que estaba transmitiendo. Teóricamente podría hacerse, pero sería difícil de lograr.

En pocas palabras, el escenario más probable para la interferencia dejaría a la parte culpable encontrada rápidamente. Todas las naves espaciales que conozco tienen un método para retransmitir datos perdidos. Sería doloroso para la NASA, pero de daño limitado, y la persona terminaría en la cárcel con bastante rapidez, sin duda.

El atasco del lóbulo lateral es posible.
Ciertamente lo es, simplemente difícil. Sospecho que los lóbulos laterales para DSN son bastante bajos, aunque no tengo ninguna información segura sobre eso. Todavía tendría que ser la línea de visión, lo que facilitaría la búsqueda del bloqueador.
Pude encontrar un estudio de la NASA para una antena DSN de 64 m . Observando el patrón de la antena en la página 11, estimaría que los primeros lóbulos laterales son ~38db a 22 grados. (Suponiendo que los puntos alrededor de 12 y 16 grados donde la curva se nivela parcialmente no son lóbulos laterales que se eliminan de todos modos).
@DanNeely: Buen hallazgo. Sin embargo, eso es solo para el feedhorn y, por lo tanto, no es probable que afecte a todo el sistema. Tendré que pensar en cómo eso podría afectar al sistema en su conjunto. Mmm...
Ups. Se perdió que no era el cuadro completo. Tampoco está claro en qué medida la actualización de mediados de los 80 de los platos de 64 m a 70 m fue impulsada por un estudio de hace una década. (No hay fecha en el pdf en sí; pero su referencia más reciente se publicó en 73). Lo tenía en mente principalmente como un sistema representativo; incluso si no es lo que la NASA realmente está operando.

Interferir la señal de enlace descendente es bastante fácil. Tiene una potencia extremadamente baja, por lo que si configura una fuente de señal cerca de la antena receptora, probablemente habrá suficiente ganancia fuera del eje para que su señal sea más fuerte. Esta página proporciona el nivel de la señal recibida de la Voyager 1 como 150.7 dBm. Incluso si genera unos pocos vatios a la frecuencia adecuada, esto lo inundará si la antena receptora tiene ganancia en su dirección más de 150 dB más o menos. ¿Pero te gustaría?

Bloquear el enlace ascendente parece prácticamente difícil debido al alto ERP de las estaciones DSN, pero las estaciones no apuntan las 24 horas del día, los 7 días de la semana a una nave espacial determinada, por lo que parece bastante posible enviar algo entre períodos de actividad DSN. Eso es bastante aterrador. Pero, por otro lado, dado que las actualizaciones de software son posibles después del lanzamiento, asumo que se han incluido algunas medidas de seguridad, si no están presentes desde el principio.
@mins: Sería muy difícil obtener suficiente EIRP para enviar un comando, por eso el DSN tiene antenas tan grandes. No es algo que un aficionado pueda hacer. Es por eso que me centré en el enlace descendente.

Hace mucho tiempo estudié en la universidad aeroespacial de la antigua URSS y cubrimos brevemente el tema de las comunicaciones espaciales. La razón principal fue que esas radios usaban una nueva tecnología de esa época (~1985) llamada algo así como "comunicaciones de amplio espectro por debajo del nivel de ruido". Esta fue una combinación de encriptación y transmisión de radio, por lo que lo que recibe sería un ruido blanco de amplio espectro de muy bajo nivel que es indistinguible del ruido normal. Sin embargo, si conoce la secuencia de modulación, puede combinar la secuencia con el ruido blanco recibido y extraer la señal. Eso sí, esta tecnología no era digital y se basaba en la computación analógica. Las principales ventajas eran que era imposible de detectar, imposible de bloquear y se proporcionaba cifrado.

Sí, la modulación de espectro ensanchado es mucho más difícil de interferir, pero no conozco ninguna nave espacial que la use.

Es teóricamente posible, pero sería complicado ya que la NASA no publica información como la frecuencia en el dominio público.

Además, no es una preocupación importante ya que realmente no hay motivo para que nadie quiera bloquear la señal.

¿No es de dominio público? Cómo recibir Voyager 1 y 2, y muchos otros .
La frecuencia es pública, haga clic, por ejemplo, en el enlace "más detalles" en DSN Now después de seleccionar cualquier plato actualmente activo. Tampoco tiene sentido ocultar la frecuencia, es demasiado fácil escanear el lote hoy en día. Además, tiene que estar registrado y aprobado.