Űrvilág űrkutatási hírportál (http://www.urvilag.hu)

 

Űreszközök távirányítása (2. rész)
(Rovat: Lássuk és halljuk egymást - 2013.09.26 05:15.)

Kissé szárazabb területnek tűnik a szabványok kérdése, az élet azonban most erre is rácáfolt.

Az űrkommunikáció területén meghatározó Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS) szervezet 2012-ben megjelentette a rugalmasabb és nagyobb mennyiségű adatátvitelt lehetővé tevő szabványát, melynek megvalósítási feladatairól sok előadás szólt. A nem geostacionárius, tehát folyamatosan csak 10-15 percig „látható”, alacsony pályán keringő kommunikációs műholdak esetében ezentúl akár adatcsomagonként (frame szinten) lehet majd változtatni az adatátvitel kódolását és modulációját attól függően, hogy alacsony horizont feletti szögben látszanak (nagyobb légköri zavarással és Doppler-effektussal kell számolni), vagy éppen a fejünk felett vannak. A jól ismert AM és FM modulációkat az űrkommunikációban már szinte kivétel nélkül felváltotta a fázismoduláció, az eddig leginkább ismerteket az új szabvány összesen 27-féle nagy teljesítményű eljárással egészítette ki. A legújabb a 64-APSK kevert amplitúdó/fázis moduláció, melynek használata természetesen csak a legjobb vételi viszonyok, a pulzáló és folytonos alapzavarások kiszűrése mellett lehetséges.

A technikához elérkezvén, a már említett kisméretű és rugalmasan használható adóvevőkön kívül a földi állomásoknál is meglepően sok újdonsággal találkozunk. Kritikus esetnek számít pl. a rakétaindítás utáni első szakaszban, valamint a légkörbe visszatérő űreszköz körül kialakuló plazmaréteg elektromos tereket torzító hatása alatti kommunikáció. Pl. a Szojuzok Kourouból való indítására egy, a startállvány közelében elhelyezett átjátszóadó telepítésével kellett felkészülni, különben a 30 km-re lévő irányítóközpont méretes parabolaantennájával is csak az első telemetria adások felét sikerült volna venni. A nagy parabolák felületét egyébként az optikai módszerek mellett újabban mikrohullámú holográfiával egyenlítik ki, hogy a magasabb frekvenciákon is jól tudjanak szolgálni. A legújabb, igazi XXI. századba illő ESA fejlesztés pedig egy phased array technikával felépítendő, 270 db adó-vevő cellával borított kupola! A GEODA egyszerre három – jellemzően Föld közeli pályán mozgó – műholddal tud párhuzamosan kommunikálni, Spanyolországban tesztelik és építik.

Említést érdemelnek még a fedélzeti számítógépek és szoftverek is, hiszen a közelmúltban számos űreszköznél láthattunk súlyosabb (Fobosz-Grunt) vagy kevésbé súlyos problémákat ilyen okból. Az űrbeli használatra tesztelt processzorok teljesítményüket tekintve még mindig nagyságrendileg elmaradnak földi, akár az okostelefonokban alkalmazott társaikétól. Mivel a kis sorozatban történő fejlesztés aránytalanul nagy relatív befektetést kíván, az ESA a szintén az év elején meghirdetett ún. OPS-SAT projekt keretében teszi lehetővé több mint 90 pályázónak, hogy Linuxot futtató, megtöbbszörözött (redundáns) sugárzásra nem tervezett processzorokon ügyes szoftvereket futtatva hasonló üzemi stabilitást próbáljon elérni, mint Radhard eszközökkel. A kísérletre 2016 elején egy kb. 5 kg-os Cubesat fog teret biztosítani, melyben mi egy tisztán optikai navigációs, kameraképek és feltöltött égitest pályaadatok alapján a műhold pozícióját meghatározó kísérlettel szeretnénk részt venni.


Fantáziakép az úton lévő LADEE szondáról. (Kép: NASA)

A korábbi (a cikk első részének végén olvasható) találós kérdésre adott csattanós válasz az optikai/lézeres kommunikáció, amihez az ESA is rendelkezik földi állomással. A most bemutatott, Tenerife és Las Palmas szigetek között rendezett földi kísérlet során 142 km-es távolságból 78 Mb/s átviteli sebességet sikerült elérni. Az alkalmazott moduláció itt a Pulzus Pozíció Kód, illetve ennek bonyolított nagyobb teljesítményű változata, ami a jövőben mind az alacsony és geoszinkron pályán dolgozó műholdak jellemző kommunikációs módjává válhat, mind a mélyűri küldetések kötelező kiegészítő kommunikációs modulja lesz (már 5 kg alatti optikai transzponderről is érkezett hír). Az optikai jeltovábbítás persze a Földön már bizonyított, az űrbeli alkalmazhatóságra pedig a most indult és egy hónap múlva már a Hold körül keringő amerikai LADEE szonda kísérleti berendezése fog végső bizonyítékot szolgáltatni.

Végezetül pár sort megérdemel még a radiometriai távolságmérés, pályameghatározás is, ami a professzionális küldetéseknek még meghatározó navigációs eleme. Ennek során az adás Doppler- eltolódása a radiális sebesség függvényében, a Tone Ranging és az úgynevezett delta-DOR eljárások (utóbbinál két földi állomás veszi az adást, és nagy pontossággal mérik a vétel időpontjának különbségét) használatosak. Ezek minősége már odáig fejlődött, hogy mélyűrbeli szondák helyzetét méteres pontossággal meg lehet határozni, de még mindig dolgoznak a javításán. A legérdekesebb új fejlemény a rádiótudományban az ESA JUICE küldetése lesz a Jupiter holdjaihoz. Ennek során a szonda elhaladásakor a Jupiter, illetve a vizsgált holdak mögött lesznek olyan rövid időszakok, mikor a kapcsolat rádióhullámai a Jupiter légkörén, ill. kismértékben a holdak felső felszíni rétegén haladnak keresztül. Ezeknek az effektusoknak a célzott mérése lehetőséget ad a Jupiter légköréről, a holdak anyagának sűrűségéről és dielektromos állandójáról újabb adatok begyűjtésére.


ESA optikai földi állomás Tenerifén. (Kép: IQOQI Vienna / Austrian Academy of Sciences)

A konferencia hivatalos programja mellett a résztvevők megtekinthették az irányítóközpont híres termeit, vastag üvegfalak és csak az oda beosztottak belépését engedélyező ajtók mögül. A kritikus küldetési fázisokban igénybe vett fő teremben már jó ideje nem volt éles operatív tevékenység, itt a következő küldetésekre készülnek különböző helyzetszimulációkkal. Külön-külön termet kaptak a földmegfigyelő és a csillagászati célú (legközelebbi a Gaia lesz) küldetések. Általában másfél év után kerül be egy-egy szonda menedzselése a specializált személyzet keze alól a rutinműveleteket ellátó csapat keze alá. A 10 saját antennából és közreműködők rendszereiből álló ESTRACK hálózat irányítása, a repülésdinamikai analízis és IT rendszertechnikai szimulációk mind szintén külön termekben helyezkednek el. Az épület oldalában a jelenleg hibernált állapotban üstököstalálkozója felé repülő Rosetta szonda – melynek „ébredése” 2014 januárjában várható – teljes nagyságú tesztmásolata áll.

Rapai Tibor

Teljes verzióMinden jog fenntartva - urvilag.hu 2002-2018