Úvodní strana  >  Články  >  Kosmonautika  >  Curiosity: Komunikace se Zemí

Curiosity: Komunikace se Zemí

70 metrová anténa v americkém Goldstone. Slouží v rámci sítě DSN ke komunikaci s kosmickými sondami, tedy např. i Voyagery. Autor: NASA/JPL
70 metrová anténa v americkém Goldstone. Slouží v rámci sítě DSN ke komunikaci s kosmickými sondami, tedy např. i Voyagery.
Autor: NASA/JPL
Dnes nás čeká povídání o komunikaci roveru Curiosity. Sonda musí komunikovat se Zemí už během přeletu k Marsu, o to se stará síť radioteleskopů po celé Zemi. Během přistávání bude hlavní tok dat směrován na družice obíhající kolem Marsu. Část však bude vysílána přímo k Zemi. Také na povrchu je Curiosity připravena komunikovat jak přímo s námi, tak zprostředkovaně pomocí oběžnic, což bude primární způsob spojení.

Už během přeletu se používala síť Deep Space Network tvořená velkými teleskopy v Mohavské poušti, Španělsku a v Austrálii. Díky jejich rozmístění je zajištěno, že v každou chvíli bude minimálně jedna z nich schopná zachytit signál. Každé stanoviště je vybaveno jednou sedmdesátimetrovou a minimálně dvěma třicetimetrovými anténami. Stanoviště jsou v přímém spojení s řídícím střediskem JPL v Pasadeně.

Výhled sítě DSN - observatoře v Goldstone, Madridu a Canbeře jsou schopny pokrýt celou sluneční soustavu.
Výhled sítě DSN - observatoře v Goldstone, Madridu a Canbeře jsou schopny pokrýt celou sluneční soustavu.
Během přibližování k Marsu komunikuje vozítko přímo se Zemí v rádiovém spektru X (7 – 8 GHz). K tomuto účelu jsou na sestupovém stupni umístěny transpondéry a zesilovače + dvojice antén. První anténa je nízkozisková a je umístěna ve středu přeletového prstence. Jejím úkolem je zajišťovat komunikaci v prvních týdnech po startu od Země a pak ještě jednou krátce před oddělením přeletového stupně. Druhá anténa je střednězisková a našli bychom ji také na přeletovém prstenci. Tato anténa funguje po většinu doby přeletu, protože dokáže přenést více dat. Přenáší se přes ni například údaje o poloze a rychlosti, ale také pokyny pro změny dráhy.

Velmi důležité je zajištění komunikace během EDL – tedy během vlastního sestupu a přistání. Všechny tři družice, které krouží kolem Marsu (americké Mars Odyssey a MRO, stejně tak i evropská Mars Express) budou na svých oběžných drahách připraveny přijímat data od přistávajícího vozítka. Tato komunikace poběží v pásmu UHF (cca. 400 MHz) a zajistí ji tři různé UHF antény. První z nich je umístěna u padáku. Bude zajišťovat komunikaci během prvních minut před vstupem do atmosféry až do chvíle, kdy se od schránky oddělí sestupový stupeň. V tu chvíli převezme úlohu UHF anténa umístěná právě na sestupovém stupni. Jakmile dojde k přistání, aktivuje se UHF anténa na samotném vozítku. Družice vyšlou zachycené signály na Zemi v pásmu X. Mars Odyssey bude vysílat data rovnou na Zemi už během přistání. MRO a Mars Express nahrají data do své paměti a odešlou je na Zemi až za několik hodin.

Anténa s vysokým ziskem na Curiosity. NASA/JPL
Anténa s vysokým ziskem na Curiosity. NASA/JPL
Právě na data z Mars Odyssey tedy budou spoléhat všichni, kdo budou sledovat přistání on-line. Během prvních dvou minut v atmosféře se nedá očekávat žádná komunikace. Družice předtím zachytí signál, který pak ztratí – během sestupu bude sestava obalená plasmou, která není prostupná pro komunikační signály. Je také možné, že bude docházet i k dalším výpadkům příjmu signálu – především když dojde ke změně přistávací konfigurace. Družice Mars Express bude schopná přijímat data ještě cca. 90 sekund po přistání, pak se přehoupne za horizont a ztratí kráter Gale z dohledu. jak dlouho po přistání k tomu dojde se ale neví, záleží i na tom, zda se mezi rover a družici nedostane nějaké skalisko.

UHF anténa pro komunikaci s oběžnými družicemi Marsu je na snímku ta černá věc vlevo vzadu. NASA/JPL
UHF anténa pro komunikaci s oběžnými družicemi Marsu je na snímku ta černá věc vlevo vzadu. NASA/JPL
Vozítko bude kromě toho během sestupu vysílat i v pásmu X. Právě v něm bude pomocí tónů zakódováno, že došlo ke změně konfigurace. To je běžná praxe od selhání sondy Mars Polar Lander v roce 1999, aby technici věděli v které fázi sestupu se robot nachází. Není to kompletní telemetrie, spíše jednoduchý vzkaz ve stylu semaforu, nebo chcete-li binárního kódu – povedlo se / nepovedlo se. Tyto signály poletí na Zemi přímo a bude je zachycovat již zmíněná síť Deep Space Network. Bohužel pro nás se ale Země i Mars pohybují, takže pozemní antény ztratí přistávací oblast z ohledu ještě před samotným přistáním – očekává se, že to bude ve chvíli, kdy se otevřou padáky. V té době by ale snad už měla fungovat komunikace přes Mars Odyssey.

V době přistání bude vzdálenost mezi Marsem a Zemí 248 000 000 kilometrů. Jelikož rádiový signál letí rychlostí světla, bude to trvat necelých 14 minut, než dorazí na Zemi. Od vstupu do atmosféry do přistání na povrchu to zabere pouhých 7 minut. Takže ve chvíli, kdy na Zemi dorazí informace o prvním vstupu do atmosféry, bude už vozítko 7 minut na povrchu, ať už se přistání zdaří nebo ne. Důležité je říct, že komunikace není pro úspěšné přistání nutná – rover by to všechno měl zvládnout sám. Data jsou ale důležitá z vědeckého a technického hlediska.

Pro komunikaci během pobytu na Marsu může Curiosity využívat přímou komunikaci v pásmu X – opět se využije Deep Space Network. Toho se bude využívat pro ranní zasílání úkolů. Je možné využít toto pásmo i pro odesílání vědeckých dat, ale pouze v případě malých objemů – rychlost komunikace se pohybuje jen v řádech kilobitů za sekundu. Většina informací se bude posílat v pásmu UHF přes družice na oběžné dráze. Jak MRO, tak Mars Odyssey proletí nad roverem minimálně jednou během odpoledne a minimálně jednou ráno před svítáním. Každé komunikační okno trvá zhruba 10 minut. Při komunikaci s Mars Odyssey by mělo jít přenášet rychlostí 0,25 Mbit/s, MRO pak nabídne 4x vyšší rychlost. Z družic se pak data odešlou v pásmu X na Zemi. Denně by tímto způsobem mělo projít 250 megabitů dat. Tato cesta se dá použít i pro posílání instrukcí pro rover ze Země. Evropská družice Mars Express je přitom připravená v případě problémů nabídnout své služby a zajistit komunikaci.

Přeložil Dušan Majer, doplnil Martin Gembec




O autorovi

Dušan Majer

Dušan Majer

Narodil se roku 1987 v Jihlavě, kde bydlí po celý život. Po maturitě na všeobecném soukromém gymnáziu AD FONTES vstoupil do regionální televize, kde několik let pracoval jako redaktor. Ve volném čase se věnoval kosmonautice. Postupně zjistil, že jej baví o tomto tématu nejen číst, ale že mnohem zajímavější je předávat tyto informace dál. Na podzim roku 2009 udělal dva velké kroky – jednak na internetu zveřejnil své první video o kosmonautice a navíc založil diskusní fórum o tomto oboru. Postupem času fórum rozrostlo o další služby a vznikl specializovaný zpravodajský portál kosmonautix.cz, který informuje o dění v kosmonautice. Rozběhla se i jeho tvorba videí na portálu Stream.cz. Pořad Dobývání vesmíru má sledovanost v desítkách tisíc a nasbíral již několik cen od Akademie věd za popularizaci vědy.

Štítky: Mars, Curiosity


50. vesmírný týden 2024

50. vesmírný týden 2024

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 9. 12. do 15. 12. 2024. Měsíc je nyní na večerní obloze ve fázi kolem první čtvrti a dorůstá k úplňku. Nejvýraznější planetou je na večerní obloze Venuše a během noci Jupiter. Ideální viditelnost má večer Saturn a ráno Mars. Aktivita Slunce je nízká. Nastává maximum meteorického roje Geminid. Uplynulý týden byl mimořádně úspěšný z pohledu evropské kosmonautiky, ať už vypuštěním mise Proba-3 nebo úspěšného startu rakety Vega-C s družicí Sentinel-1C. A před čtvrtstoletím byl vypuštěn úspěšný rentgenový teleskop ESA XMM-Newton.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Velká kometa C/2023 A3 Tsuchinshan-ATLAS v podzimních barvách

Titul Česká astrofotografie měsíce za říjen 2024 obdržel snímek „Velká kometa C/2023 A3 Tsuchinshan-ATLAS v podzimních barvách“, jehož autorem je Daniel Kurtin.     Komety jsou fascinující objekty, které obíhají kolem Slunce a přinášejí s sebou kosmické stopy ze vzdálených

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

NGC1909 Hlava čarodejnice

Veríte v čarodejnice? Lebo ja som Vám hlavu jednej takej vesmírnej čarodejnice aj vyfotil. NGC 1909, alebo aj inak označená IC 2118 (vďaka svojmu tvaru známa aj ako hmlovina Hlava čarodejnice) je mimoriadne slabá reflexná hmlovina, o ktorej sa predpokladá, že je to starobylý pozostatok supernovy alebo plynný oblak osvetľovaný neďalekým superobrom Rigel v Orióne. Nachádza sa v súhvezdí Eridanus, približne 900 svetelných rokov od Zeme. Na modrej farbe Hlavy čarodejnice sa podieľa povaha prachových častíc, ktoré odrážajú modré svetlo lepšie ako červené. Rádiové pozorovania ukazujú značnú emisiu oxidu uhoľnatého v celej časti IC 2118, čo je indikátorom prítomnosti molekulárnych mrakov a tvorby hviezd v hmlovine. V skutočnosti sa hlboko v hmlovine našli kandidáti na hviezdy predhlavnej postupnosti a niektoré klasické hviezdy T-Tauri. Molekulárne oblaky v IC 2118 pravdepodobne ležia vedľa vonkajších hraníc obrovskej bubliny Orion-Eridanus, obrovského superobalu molekulárneho vodíka, ktorý vyfukovali vysokohmotné hviezdy asociácie Orion OB1. Keď sa superobal rozširuje do medzihviezdneho prostredia, vznikajú priaznivé podmienky pre vznik hviezd. IC 2118 sa nachádza v jednej z takýchto oblastí. Vetrom unášaný vzhľad a kometárny tvar jasnej reflexnej hmloviny silne naznačujú silnú asociáciu s vysokohmotnými žiariacimi hviezdami Orion OB1. Prepracovaná verzia. Vybavenie: SkyWatcher NEQ6Pro, GSO Newton astrograf 150/600 (150/450 F3), Starizona Nexus 0.75x komakorektor, QHY 8L-C, SVbony UV/IR cut, Gemini EAF focuser, guiding QHY5L-II-C, SVbony guidescope 240mm. Software: NINA, Astro pixel processor, GraXpert, Pixinsight, Adobe photoshop 209x240 sec. Lights gain15, offset113 pri -10°C, master bias, 90 flats, master darks, master darkflats 4.11. až 7.11.2024 Belá nad Cirochou, severovýchod Slovenska, bortle 4

Další informace »