¿Cuánta potencia de transmisión de RF necesita el DSN para enviar comandos a la Voyager?

Recientemente busqué qué tan débiles son las señales de la Voyager cuando llegan a la Tierra desde los transmisores de 22 W (en septiembre de 2013, era aproximadamente -245 dBm). Pero eso me hizo preguntarme cuántos vatios de potencia necesita la Red de Espacio Profundo (DSN) para enviar señales hacia el otro lado.

Cualquier intento de búsqueda en Google siempre resultó en cuánto nos arroja Voyager...

Para cualquiera que llegue a esta página y se pregunte cuánta energía recibe DSN de Voyager1 (la sonda más distante), actualmente recibe 9,33x10^-23 kW, o aproximadamente -160 dBm (10 de julio de 2015)

Respuestas (3)

Consulte la página DSN Now cuando muestre cualquiera de sus estaciones comunicándose con Voyager 1 (código VGR1) o Voyager 2 (VGR2), seleccione ese plato y luego expanda la columna lateral a la derecha para mostrar todos los datos. Mostrará la potencia de transmisión en la sección de señal ascendente . Actualizaré esta respuesta tan pronto como vea que eso sucede (consulte las actualizaciones a continuación), pero estaría en el rango de 20 kW y más, según el transmisor utilizado para comunicarse con él.

Es decir, más o menos a la potencia máxima disponible y que el transmisor puede manejar. Por ejemplo, la sonda de mayor alcance con la que actualmente se comunica es New Horizons (NHPC) a una distancia de 31,86 AU de la Tierra (tiempo de luz de ida y vuelta de 8 horas, 49 minutos y 52 segundos), a través de la estación 63 de Madrid (su plato más grande) , transmitiendo a 20,63 kW:

DSN Now Madrid estación 63, NHPC New Horizons

Todavía es una solución temporal mientras actualizo con exactamente lo que pediste, pero como busqué imágenes en Google un poco, también encontré esta captura de pantalla que muestra la estación 34 de Canberra comunicándose con la Voyager 2. No está tan lejos como la Voyager 1 (ver, por ejemplo , Dónde están the Voyagers at NASA Voyager ), y la captura de pantalla parece haberse realizado el 21 de marzo de 2014, por lo que hace más de un año, pero todavía era más de tres veces la distancia actual de New Horizons lejos de la Tierra:

DSN Ahora Canberra estación 34 VGR2 Voyager 2

La estación aquí transmite a la potencia de 19,08 kW. Para comparar, esta misma estación se comunica actualmente con SOHO (Observatorio Solar y Heliosférico) que está estacionado en el punto L1 de Lagrange entre la Tierra y el Sol (SEL1), a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra o ~ 1% de la distancia hacia el Sun, y está transmitiendo hacia SOHO con una potencia de 1,82 kW a una frecuencia de 2,1 GHz.

Tenga en cuenta que la potencia de transmisión, a menos que ya esté dando todo lo que puede, varía y depende de muchos parámetros, incluida la frecuencia, la distancia al objetivo y el ángulo al horizonte, es decir, el espesor de la atmósfera que tiene que atravesar la señal transmitida, incluso viento, la temperatura y la humedad en la atmósfera inferior, ya que esos transmisores se calientan terriblemente cuando funcionan cerca de su potencia máxima. Y cuanto menor sea el ángulo, más fuertes serán los efectos atmosféricos de la Tierra, incluida la difracción, la refracción y la atenuación en general.

Gracias al seguimiento de OP del programa de operaciones de vuelo espacial de la Voyager (PDF), ahora hemos logrado capturar la estación 63 de Madrid (antena de 70 m, no las más pequeñas de 30 m) transmitiendo hacia la Voyager 1 a una distancia de más de 131 AU. (Tiempo de luz de ida y vuelta desde la Tierra de más de 36 horas y 24 minutos). La temperatura alrededor de Madrid, España, estaba en el momento de la transmisión por encima de los 31 °C a las 23:36 hora local (CEST), y casi sin viento (aumentando desde la pérdida a solo ~ 5 km/h), por lo que no debería ser Demasiado sorprendente que su potencia de transmisión fuera inferior a 20 kW (19,08 kW) para mantener bajo el ruido térmico y el transceptor por debajo de su pico TDP (Potencia de diseño térmico):

DSN Deep Space Network Madrid estación 63 Plato de 70 m

La potencia de transmisión aumentaba lentamente a medida que la temperatura ambiental bajaba un poco y el viento aumentaba un poco la velocidad. La elevación del plato también aumenta a medida que rastrea la posición de la Voyager 1, lo que también reducirá la atenuación de la señal de radio de la atmósfera.

Para otra comparación, aquí está el plato del mismo tamaño de Goldstone dando todo lo que puede (21,44 kW en la imagen, subiendo a 21,6 kW) durante la transmisión a New Horizons, pero la temperatura allí era de 15 °C en el momento de la captura y llegaba una agradable brisa. 27 km/h:

DSN Deep Space Network Estación Goldstone 14 Plato de 70 m

Para capturas de pantalla adicionales, vea los enlaces en los comentarios a continuación.

Esa captura de pantalla es lo suficientemente buena para mí. ¡Gracias!
@bmhkim ¡De nada! Todavía actualizaré con capturas de pantalla que prometí tan pronto como sea posible, y luego agregaré algunos enlaces más.
DSN63 actualmente está recibiendo datos de VGR1, agregaré un comentario con tx power cuando suceda.... imgur.com/iM11s4w
@bmhkim Saludos! También lo mantendré abierto y presionaré el botón de imprimir pantalla si lo veo transmitir. Ha sido un poco agitado en DSN estos días debido al sobrevuelo de New Horizons, Goldstone incluso entró en modo matriz anoche (para aumentar el ancho de banda de los datos recibidos). Y los Voyagers no reciben comandos con tanta frecuencia, la mayoría de sus equipos están desconectados ahora para ahorrar energía.
@bmhkim Lo soy, sí, pero eso no garantiza una sesión de enlace ascendente. Y esos ahora son raros y cortos para cualquiera de los dos Voyagers. He aquí por qué ;)
@TildalWave Entendí que las transmisiones son raras. Al menos estaré atento por un tiempo. Se puede encontrar un cronograma detallado con platos y franjas horarias programadas en voyager.jpl.nasa.gov/mission/soe-sfos/sfos2015pdf/… para cualquier persona interesada.
Acabo de capturar una captura de pantalla de una transmisión Voyager 2 a 18,3 kW: imgur.com/hVLfO7L
Vale la pena señalar que el SFOS para el programa Voyager indica cuándo están programadas las transmisiones (¡leyendo! ¿Quién hubiera pensado que sería útil?). Parece que muchos VGR1 tx mañana por la tarde/noche en los EE. UU.
@TildalWave Tengo una captura de pantalla del enlace ascendente a Voyager1: imgur.com/lUXIxab . Muestra 18,6 kW, aunque en este momento está apenas por debajo de los 19 kW. ¡Gracias por tu ayuda/tiempo!
@bmhkim ¡Fantástico! Que esté por debajo de los 20k no debería ser demasiado sorprendente teniendo en cuenta que hace mucho calor (¡más de 31 °C a las 23:00!) y no hay viento actualmente en Madrid. Están aumentando constantemente la potencia de transmisión a medida que la temperatura ambiental desciende lentamente (19,06 kW 30 minutos más tarde, la temperatura descendió unos 0,4 °C durante este tiempo) para mantener el transceptor por debajo de su límite de TDP. Principalmente para mantener bajo el ruido térmico, pero también para prolongar su vida útil. Pero la elevación también está aumentando y con ella disminuyendo la atenuación de la atmósfera, por lo que desde la perspectiva de la Voyager1 a 131 UA de distancia, mejorará cada vez más.
¿Los 20kw son la potencia de entrada a la antena o la potencia radiada efectiva? Para ser más precisos, el ERP = potencia de entrada multiplicada por la ganancia de la antena. Sólo curioso.......
Ganancia de antena Aericebo 72 dbi con entrada de 20kw = aproximadamente 318Gw ERP ... hey voyager puede escucharnos ahora ... mierda santa

No sé cuánto necesitan , pero usan un transmisor de banda S de 20 kW en una antena de 70 m a 16 bits por segundo para el enlace ascendente.

Este documento contiene algunos detalles técnicos:

http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsndocs/810-005/101/101E.pdf

En la página 12 verá que el transmisor S-Band tiene una potencia de salida máxima de 400 kW. Otros tienen 20 kW máx.

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