На данный момент крупнейшая и самая известная миссия NASA - запуск марсохода Perseverance, исследующего планету Марс. Естественно аппарат должен справляться со всеми трудностями самостоятельно, ведь помощи ему ждать не от кого. Поэтому для запуска такой масштабной миссии работали тысячи инженеров, проектируя и рассчитывая все возможные проблемы, которые могут возникнуть на недружественной далекой планете. Одна из таких проблем - связь с землей.
- Perseverance — марсоход НАСА, который был запущен 30 июля 2020 года и приземлился на Марсе 18 февраля 2021 года. Основная цель миссии — поиск признаков древней микробной жизни на Марсе и сбор образцов горных пород и почвы для будущего. вернуться на Землю. Кроме того, марсоход тестирует новые технологии, которые будут использоваться в будущих миссиях, например, беспилотный вертолёт Ingenuity, который используется для испытаний мощного полёта в разреженной марсианской атмосфере.
Perseverance связывается с Землей через антенну с высоким коэффициентом усиления, которая отправляет и получает данные через сеть дальнего космоса НАСА (DSN). DSN — это сеть антенн, расположенных по всему миру, которые используются для связи с космическими аппаратами, находящимися за пределами прямой связи с Землей. Ровер отправляет данные обратно на Землю через DSN, который затем отправляет данные в Лабораторию реактивного движения (JPL) в Пасадене, Калифорния, где они принимаются и анализируются центром управления полетом. Передача данных на такое расстояние занимает порядка 20 минут, это очень быстро по меркам космоса.
DSN состоит из трех средств связи в дальнем космосе, расположенных примерно на 120 градусов друг от друга по всему миру. Такое расположение позволяет постоянно наблюдать за космическим кораблем и использовать метод "триангуляции", позволяющий рассчитать местоположение по трем точкам. Когда Perseverance, передает сигнал на Землю, он принимается тремя антеннами DSN. Время, необходимое сигналу для достижения каждой антенны, используется для расчета расстояния от антенны до космического корабля. Измеряя расстояние от космического корабля до каждой антенны, можно рассчитать положение космического корабля в космосе.
DSN также использует радиолокационную дальность и доплеровское отслеживание для определения положения космического корабля.
- Радиолокационная дальномерность — это метод, в котором используются радиолокационные сигналы, передаваемые DSN на космический корабль, и измеряется время, необходимое для отражения радиолокационных сигналов обратно в DSN.
Радиолокационное определение дальности используется для измерения расстояния между антеннами DSN на Земле и космическим кораблем на орбите вокруг Марса. Сама антенна сети дальнего космоса (DSN) представляет из себя огромные тарелки до 70 метров в высоту, способные принимать и отправлять радиосигнал на огромные расстояния.
Кроме того, Perseverance также оснащен УВЧ-радиостанцией для связи с орбитальным аппаратом NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), который затем передает сообщение на DSN. Это обеспечивает более высокую скорость передачи данных, поскольку MRO находится на орбите вокруг Марса и может связываться с марсоходом чаще, чем DSN.
(MRO) — космический аппарат, запущенный НАСА в 2005 году для изучения поверхности Марса с орбиты. Он несет набор научных инструментов для изучения геологии планеты, атмосферы и потенциальной обитаемости. также служит ретранслятором связи для других марсианских миссий, таких как марсоходы НАСА, позволяя им отправлять данные обратно на Землю быстрее и эффективнее, чем если бы они общались напрямую с DSN.
Изучение Марса — сложная миссия из-за расстояния между Землей и Марсом, суровых условий на марсианской поверхности и ограниченных ресурсов, доступных на планете. Несмотря на эти проблемы, НАСА и другие космические агентства смогли многого добиться в изучении планеты, используя комбинацию орбитальных аппаратов, вездеходов и спускаемых аппаратов.