Библиографическое описание:

Курангышев А. В., Дедушкин А. В., Казначеев А. В. Влияние запаздывания сигналов на космических линиях связи на системы управления космических аппаратов // Молодой ученый. — 2016. — №3. — С. 135-137.

 

В статье рассматривается запаздывание сигналов на космических линиях связи. Приведен конкретный пример последствия дистанционного управления космическим зондом «Вояджер-1», который находился на огромном удалении от Земли. Также поднят вопрос об актуальности создания бортовых автоматизированных роботов с искусственным разумом для решения специальных задач, которые не под силу для «биологического разума».

Ключевые слова:«Вояджер-1», космический аппарат, запаздывание сигнала, дистанционное управление, зонд, космическая линия связи, искусственный разум.

 

В сентябре 1977 года в космическое пространство был запущен автоматический зонд «Вояджер-1» и «Вояджер-2», задачей первого являлось исследование Юпитера и Сатурна. С увеличением расстояния между зондом и Землей, в связи с конечной скоростью распространения радиоволн до корреспондента, возникала трудность в дистанционном управлении зондом, а именно из-за сильного запаздывания сигналов. По причине поздней отправки сигналов для корректировки пути полета зонда и иных причин не удалось вывести на заданные орбиты этих планет-гигантов. Впоследствии этот корабль продолжил движение к границе Солнечной системы и в 2012 вышел из ее предела. Сейчас информация, переданная космическим путешественником, бесценна для человечества. Но эта информация из-за огромного расстояния достигает до Земли в течение 17 часов с момента отправки [3]. Поэтому нахождение методов для уменьшения времени запаздывания радиосигналов в настоящее время имеет огромное значение.

Для оценки времени задержки сигнала требуется знание зависимости времени задержки между наземными станциями от высоты орбиты космического аппарата КА. На рисунке 1 приведена зависимость максимального времени запаздывания сигнала на линиях космической связи в зависимости от высоты орбиты [1].

C:\Users\Кобра\Desktop\11.png

Рис. 1. График зависимости запаздывания сигналов на линиях космической связи

 

Как видно из графика зависимости, с увеличением расстояния между Землей и КА возникает большое значение задержки сигнала. При связи с космонавтами по методу дуплексной связи (прием и передача сигнала ведутся единовременно) из-за временной задержки возникают вынужденные паузы в разговоре между абонентами, что приводит к затруднению разговора. С временной задержкой сигнала, надеюсь, сталкивался каждый абонент мобильной связи, который когда-либо звонил в дальние уголки России или в другие страны. И любой человек скажет, насколько это неприятно, когда общаясь с другим абонентом, последний тебя перебивает. В связи с этим нормами Международного консультативного комитета радио (МККР) установлена величина максимального времени запаздывания сигнала между абонентами при телефонном обмене, равная 250 мс.

На линиях связи с космическими аппаратами запаздывание сигнала значительно больше, чем те, которые имеют место при работе с орбитальными объектами. В таблице 1 приведены задержки сигнала при радиообмене между Землей и космическим кораблем на поверхности или в окрестности планет солнечной системы с учетом их взаимного расположения.

 

Таблица 1

Планета

Среднее расстояние от Земли, км

Задержка ответа корреспондента, с

Луна1

2.5

Венера

276

Марс

522

Меркурий

738

Юпитер

4158

Сатурн

8640

Уран

18120

Нептун

28980

Плутон*

38400

*В 2006 году по решению чешских астрономов планета причислена к классу астероидов.

 

Таблица 1 показывает, что огромное время задержки полностью исключает возможность дистанционного управления КА с Земли, включая системы жизнедеятельности и контроля, комплекс оборудования для научных исследований и т. д.

Уменьшить время задержки радиосигналов практически невозможно, поскольку это время определяется расстоянием между объектами и скоростью распространения радиоволны. Скорость распространения радиоволны в воздухе немного меньше скорости света и ограничено диэлектрической проницаемостью воздуха , а поскольку связь в космическом пространстве обеспечивается в безвоздушном пространстве, то . Значит запаздывание сигнала в космическом пространстве, исходя из формулы 1, и так минимально.

(1)

Таким образом, в связи с невозможностью дистанционного управления космическими аппаратами, находящихся на огромном удалении от Земли, возникает необходимость в разработке бортовых высокоинтеллектуальных автоматизированных роботов с искусственным разумом, которые смогли бы выполнить те необходимые задачи, стоящие перед человечеством: исследование соседних планет, астероидов, космического пространства и других объектов Солнечной системы.

 

Литература:

 

  1.      Л. К. Андрусевич, А. А. Ищук, К. А. Лайко, Антенны и распространение радиоволн: учебник для вузов, Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006.-396 с.
  2.      М. Ю. Застела, «Основы радиоэлектроники и связи», Казань: ЗАО «Новое знание», 2009.-340 с.
  3.      Электронный ресурс, сайт: http://spacegid.com/voyadzher-1–37-let-v-polete.html, дата обращения: 20.01.2016 г.
  4.      Электронный ресурс, сайт: https://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %92 %D0 %BE %D1 %8F %D0 %B4 %D0 %B6 %D0 %B5 %D1 %80–1, дата обращения: 20.01.2016 г.
  5.      Электронный ресурс, сайт: http://informatik-m.ru/2011–06–20–18–25–05/dalnjaja-kosmicheskaja-svjaz-vojadzher-1.html, дата обращения: 21.01.2016г.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle