Las estaciones terrestres de comunicaciones del espacio profundo están en tierra porque su transmisión y recepción electrónica por sí sola es voluminosa y pesada, ¡sin mencionar sus antenas parabólicas de 34 y 70 metros!
Pero esas restricciones cambian cuando puede ser un telescopio de 1 metro o menos con un diodo láser o un fotodiodo (o una cosa superconductora) en el plano focal, explotando el límite de difracción teórico mucho más pequeño. Por ejemplo ahora mismo en DSN Ahora veo DSS-14 un plato de 70 metros recibiendo señales de Juno 8.4 GHz. Esa es una longitud de onda de 3,6 centímetros, así que .
Si en su lugar se utilizara un telescopio de 0,85 metros a 850 nm (una longitud de onda aleatoria típica del láser de AlGaAs) tendríamos
Recuerde que la ganancia mucho mayor también está disponible en el otro extremo del enlace, por lo que este análisis es una gran subestimación de la mejora total en el presupuesto del enlace óptico, pero está bien porque no he incluido algunos de los desafíos. .
Un láser de unos pocos vatios es comparable a un transmisor de sonda de espacio profundo de unos pocos vatios, y solo cuatro órdenes de magnitud inferior a un transmisor DSN (excepto por cosas como ¿Se ha utilizado alguna vez el DSS-43 en modo de alta potencia (>> 20 kW) para un ¿situación de emergencia? ), por lo que nuestra "estación terrestre" de telescopio de alrededor de un metro supera a un plato de 70 metros si se puede apuntar de manera constante y alrededor de las nubes intermedias.
El Hubble se puede apuntar de manera constante y alrededor de las nubes intermedias, y hay varios lugares de gran altitud en todo el mundo donde los telescopios ópticos se pueden apuntar de manera constante y, por lo general , alrededor de las nubes intermedias, a menudo utilizando óptica adaptativa . (Vea también las sorprendentes respuestas a ¿ Por qué los observatorios terrestres no usan óptica adaptativa para longitudes de onda visibles? )
Pregunta: Las estaciones transceptoras ópticas del espacio profundo de alrededor de un metro de diámetro podrían estar en órbita terrestre o en tierra en varios lugares, con óptica adaptativa si es necesario. ¿Cuáles son las compensaciones técnicas más importantes que determinarán dónde es más probable que terminen siendo implementadas?
Debajo de esta respuesta , resumí la siguiente colección de preguntas y respuestas sobre comunicaciones ópticas para el espacio profundo:
La "comunicación por radio interplanetaria" desaparecerá y será reemplazada por óptica en un futuro no muy lejano porque un transmisor de 20 kW o un receptor frontal enfriado con helio líquido al final de un plato de 34 metros en la Tierra puede ser reemplazado por unos pocos diodo láser de vatios y un fotodiodo de avalancha o una de esas cositas superconductoras al final de un telescopio de 20 o 50 cm de diámetro. ( ver también )
Consulte también Cuantitativamente, ¿por qué la comunicación óptica será mejor que la banda X para las comunicaciones en el espacio profundo? y ¿ Cómo van las comunicaciones ópticas de larga distancia en el espacio? y ¿ Existen planes o un programa para un explorador de retransmisión óptica para el espacio profundo? y ¿ Qué diseño óptico utiliza el telescopio receptor de GEDI y cómo se mantiene en su lugar el secundario? (Com óptica se verá similar)
y ¿ Cuándo se lanzará STP-3 con la nueva prueba de comunicaciones espaciales ópticas y por qué llega tarde? y ¿ Qué satélite de retransmisión GEO utilizará la ISS para la comunicación óptica de extremo a extremo con una estación terrestre?
Una estación terrestre muy pesada, muy probable que permanezca en tierra en el futuro previsible:
DSS-43 de aquí de la NASA.
Resumen de diámetros DSN y potencias de transmisión en esta respuesta
Un informe de un estudio sobre el tema financiado por NASA JPL en 2005 es "Comunicaciones láser del espacio profundo a tierra en un mundo nublado".. Con base en las estadísticas globales de la nube, calcularon la probabilidad de éxito en función de la cantidad de estaciones receptoras y optimizaron su ubicación, y descubrieron que la cantidad necesaria para lograr la disponibilidad deseada estaba muy por encima del presupuesto. Una estación terrestre en Atacama es buena, pero varias en el mismo desierto no lo son, porque la longitud de la autocorrelación de la señal de nube/no nube que encontraron es de alrededor de 600 km, por lo que si una estación en Chile quedó nublada, entonces los otros probablemente estarían al mismo tiempo. Los quiere a todos en observatorios de montaña a gran altitud, pero dispersos en todos los continentes, incluidos Haleakala, Kilimanjaro si puede obtener permiso y otros lugares altos y secos ampliamente separados. Otro problema son las turbulencias, que al ser causadas en gran parte por el calentamiento solar, es peor exactamente donde las nubes son menos frecuentes, por lo que necesita una óptica adaptativa de grado astronómico y probablemente espejos deformables de varios metros para poder corregir la señal a medida que llega. Los aerosoles son otra consideración, lo que hace que las regiones costeras sean menos buenas debido al rocío del mar, incluso separadas de la humedad que produce las nubes. Mi propia conclusión de seguir el trabajo de este grupo durante varios años fue que la forma correcta de hacerlo es láser desde el espacio profundo a la órbita terrestre, con los enlaces espacio-tierra en radio para una disponibilidad asequible.
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Christopher James Huff
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Christopher James Huff
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