¿Qué tan poderosa debe ser una antena para enviar señales a la Tierra desde otros sistemas solares?

Si una sonda, equipada con una antena actual de última generación, enviara datos a la Tierra desde la órbita de Próxima Centauri, ¿qué potencia necesitaría emitir la antena para que la señal sea útilmente legible en la Tierra, utilizando nuestra mejor recepción? antenas / radiotelescopios?

Sé que los requisitos de potencia se escalan cuadráticamente con la distancia, pero no tengo buenos puntos de datos para extrapolar, por ejemplo, todavía no tenemos problemas para recibir de la Voyager 2, hasta donde está, por lo que su antena está muy por encima del nivel de salida mínimo requerido. (y lejos del estado del arte).

Respuestas (1)

Comencemos con lo básico y avancemos hacia una respuesta. La distancia a Próxima Centauri es de unos 40 billones de kilómetros. Eso conduce a una pérdida de potencia de 664 dB, una cantidad increíble. En comparación con la Voyager 1, que actualmente se encuentra a unos 20 000 millones de km, se requiere un aumento de la potencia del canal de 172 dB. Eso significa hacer que la señal sea 10^8 veces más potente para mantener el mismo nivel de potencia.

Bien, entonces, ¿qué es lo mejor que podemos hacer? DSN usa una antena de 70m, Arecibo es una antena de 300m. Eso conduce a un aumento de potencia de aproximadamente 16 veces. Eso cubre una porción muy pequeña de la potencia requerida.

Supongamos que de alguna manera tuviéramos una antena de 300 m en la propia nave espacial. La antena de la Voyager mide 3,7 m. Este es un aumento de 6500 en el poder, bastante significativo. Combinado con el uso de Arecibo, eso conduciría a un aumento de potencia de aproximadamente 100,000, o 100 dB. Por supuesto, lanzar una antena de 300 m es prácticamente imposible.

La conclusión es que esto sería extremadamente difícil usando potencia de RF. Usar visible es mucho más simple, ya que los tamaños de plato requeridos son mucho más pequeños.

En pocas palabras, se necesitaría un enorme aumento en el poder para hacer posible la comunicación interestelar, aunque

La antena Voyager original es de 19 vatios, 10 ^ 8, aproximadamente 2 gigavatios. Con Arecibo, pero sin una antena de 300 m, estamos en un rango de ~0.5MW, y definitivamente podemos permitirnos un aumento en el tamaño de la antena.
¿Se ha investigado lo suficiente para establecer qué requisitos podrían ser necesarios para las comunicaciones láser a esa distancia?
La caída en dB es la misma, pero los láseres tienen una mayor caída plato/dB en comparación con las ondas de radio. No puedo encontrar el tamaño exacto, pero un espejo de un metro más o menos para la nave espacial y el tamaño de un gran telescopio en la Tierra sería más que suficiente. Sin embargo, los láseres requieren una puntería muy precisa, lo cual es parte del problema.
"Lanzar una antena de 300 m es prácticamente imposible"; en realidad, una vela solar rígida y bien alineada podría hacer el trabajo.
@asdfex: Probablemente incluso más grande; especialmente que con 300 m las densidades de potencia involucradas podrían ser aún perjudiciales para la vela.