Поделиться
В России найден способ улучшить связь с космическими аппаратами при межпланетных исследованиях
В МАИ нашли способ предотвратить помехи и затухание сигналов связи при удалении космического аппарата на большие расстояния. Технологии разработаны для аппаратов с электроракетными двигателями, на которых Россия собирается исследовать межпланетное пространство.
Решения для космической связи
В Московском авиационном институте (МАИ) проработаны технологии повышения эффективности связи для межпланетных космических аппаратов с электроракетными двигательными установками (ЭРДУ), сообщили CNews представители вуза.
Ученые нашли способ минимизации помех, создаваемых работой ЭРДУ, и решили проблему затухания сигнала на больших расстояниях без применения большого количества аппаратов-ретрансляторов.
Исследования проводились под руководством профессора кафедры 408 «Инфокоммуникации» МАИ, доктора технических наук Андрея Плохих для поиска новых возможностей обеспечения надежной связи на расстояниях в сотни миллионов километров, указано в собощении.
Технологии переданы в профильные предприятия ракетно-космической отрасли для дальнейшей практической отработки.
Помехи электроракетных двигателей
ЭРДУ помогают решить задачу создания космических аппаратов с увеличенным сроком службы для дальних путешествий. Но специфика их работы может создавать существенные помехи при передаче данных на Землю.
Электроракетный двигатель создает тягу за счет ускорения заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Высокие значения удельного импульса, характерные для ЭРДУ, способствуют значительному сокращению необходимого топлива и продлению жизненного цикла космических миссий, по словам Плохих.
«Работа таких двигателей сопряжена со сложными электродинамическими процессами, возникающими при ионизации и ускорении компонентов топлива, в результате которых может возникать помеховое излучение, снижающее пропускную способность каналов космической связи, что особенно критично на сверхбольших удалениях от Земли», — сказал Плохих.
Для улучшения качества связи команда МАИ предложила применять методы слепого разделения сигналов, в частности — метод анализа независимых компонент. Он позволяет эффективно отделять сигналы от помех на основании их статистических свойств.
Затухание сигнала на дальних расстояниях
У систем связи для полетов в космос на большие расстояния есть еще одна проблема — это затухание сигнала. Чтобы связь не прерывалась, традиционно используются промежуточные космические аппараты с приемо-передающими устройствами — ретрансляторы.
«Это дает выигрыш в уровне сигнала и, соответственно, пропускной способности канала связи. Космические аппараты-ретрансляторы могут располагаться, например, на орбитах вокруг Солнца или в точках либрации — местах, где гравитация планеты назначения и Солнца уравновешена. Использование ретрансляторов дает возможность также бороться с ухудшением качества связи при засветке Солнцем в момент его нахождения на линии “Земля — космический аппарат”», — рассказал Плохих.
Однако для реализации далеко идущих планов освоения космоса такая система имеет недостатки.
При двухзвенной схеме ретранслятор принимает сигнал основного аппарата, а затем передает его на Землю. Более широкие задачи в рамках Солнечной системы потребуют создания сложной орбитальной группировки ретрансляторов, количество которых может измеряться тысячами.
Плюс нахождение космических аппаратов-ретрансляторов на фиксированных орбитах не учитывает индивидуальной траектории полета целевого аппарата, которая определяется каждой конкретной миссией.
Решением может стать согласование орбиты ретранслятора с полетом основного аппарата. Под согласованием орбит понимается такое их взаимное положение, когда обеспечивается заданная скорость передачи данных и парирование засветки от Солнца на всех этапах полета, пояснили разработчики.
Идея исследователей из МАИ заключается в том, чтобы вывести ретранслятор с ЭРДУ на индивидуальную орбиту сопровождения, которая будет согласовываться с орбитой целевого космического аппарата на всей траектории перелета.
Планы полетов к другим планетам
Одним из ключевых направлений российского национального проекта «Космос» является исследование межпланетного космического пространства. О его утверждении Президентом России Владимиром Путиным «Коммерсант» писал в июне 2025 г. Запланированное финансирование составляет 4,4 трлн руб. до 2036 г., в том числе 2,2 трлн руб. до 2030 г. В проекте указаны восемь направлений — от спутниковой связи до пилотируемой космонавтики.
Человечество сможет организовывать пилотируемые миссии в дальний космос через три-четыре поколения, заявил «РИА Новости» вице-президент РАН Сергей Чернышев в апреле 2025 г. По мнению академика, нужно сначала изучить Луну, которая может стать базой для миссий на более дальние расстояния.
Короткая ссылка
