Comment la NASA retrouve-t-elle des photos de Deep Space Probes?

De temps en temps, la NASA publie une photo de quelque chose dans l'espace pris par l'une de leurs sondes. Mais comment exactement les sondes dans l'espace profond nous renvoient-ils ces photos sur Terre? Eh bien, c'est en fait assez simple, et vous utilisez la technologie opérant chaque jour sur des principes similaires sans s'en rendre compte.

La NASA utilise la transmission de données sans fil pour communiquer avec les sondes

Transmission de données sans fil Cela ressemble à un terme de science-fiction, mais non seulement c'est très réel, c'est incroyablement courant. Vous utilisez probablement la transmission de données sans fil pour lire cet article dès maintenant. La transmission de données sans fil est exactement ce à quoi elle ressemble: la transmission de tout type de données sans l'utilisation de fils. Écouter votre autoradio, accéder à Internet avec Wi-Fi et passer des appels téléphoniques avec votre téléphone sont tous des exemples de transmission de données sans fil.

Dans la plupart de ces cas, les données sont transmises par des ondes radio. Ces vagues, une partie du spectre électromagnétique, sont envoyées d'un appareil, comme votre routeur Wi-Fi ou une tour cellulaire, à un autre, comme votre ordinateur portable ou votre smartphone. Ces vagues peuvent être bloquées ou affectées par les obstacles et la distance, c'est pourquoi votre connexion Wi-Fi peut être inférieure à celle lorsque vous êtes loin du routeur ou avez beaucoup de choses entre vous et elle.

La science exacte de la façon dont les données sont stockées et interprétées dans ces ondes radio peuvent être extrêmement compliquées, mais pour nos fins, sachez simplement que les informations peuvent être transmises via des ondes radio. Cela inclut le son, les visuels, les séquences et plus encore. C'est pourquoi la NASA utilise la transmission de données sans fil pour communiquer avec leurs sondes en espace profond. Pourtant, ils sont très loin, et si la distance a un impact sur la force des ondes radio, cela devrait être un problème, non?

Eh bien, l'équipement de la NASA est un peu plus puissant que ce que les gens réguliers ont à notre disposition.

Le réseau d'espace profond de la NASA envoie et reçoit des ondes radio

Avez-vous déjà vu un de ces énormes plats radio au milieu du désert, que ce soit dans un film, un jeu ou même en personne? Ces plats de la taille d'un bâtiment sont utilisés pour envoyer et recevoir des signaux de l'espace profond. Ceux exploités par Jet Propulsion Laboratory de la NASA font partie de leur Réseau de profondeur ou DSN.

Ces antennes radio géantes sont les appareils de télécommunication les plus puissants fabriqués par l'homme, et il existe trois sites différents dans le monde. Chaque site est équidistant les uns des autres, à environ 120 degrés l'un de l'autre en longitude, et ils sont situés près de Canberra, en Australie; Madrid, Espagne; et Barstow California, respectivement. Il y a une bonne raison pour cette configuration de position.

La principale façon pour la NASA de communiquer avec leurs sondes d'espace profond est de leur envoyer des informations via des ondes radio. Les grandes plats radio du DSN sont directement pointés sur des vaisseaux spatiaux loin de la Terre. Ils peuvent faire rayonner les ondes radio directement dans le vaisseau spatial, qui recevront ces ondes radio avec un émetteur qui leur est propre. C'est ainsi que la NASA donne des instructions à leurs nombreuses sondes opérationnelles Après qu'ils soient déjà déployés et éloignés.

C'est aussi pourquoi les stations DSN sont équidistantes les unes des autres, à 120 degrés les deux – l'une d'entre elles est capable de voir les sondes de la NASA à tout moment. Il n'y a pas un seul moment de la journée où un plat radio du DSN n'a pas de vaisseau spatial de la NASA en vue. Cela signifie également que le vaisseau spatial en question peut renvoyer des informations sur Terre avec des ondes radio qui lui sont propres, car il y a toujours un plat pointé et prêt à recevoir la transmission.

C'est pourquoi les plats du DSN sont aussi massifs. L'espace est énorme, et bien que les signaux radio puissent parcourir des millions d'années-lumière, ils seraient incroyablement faibles et difficiles à détecter au moment où ils atteignent la Terre. Cela est particulièrement vrai pour les ondes radio générées par les sondes de l'espace profond de la NASA, qui n'ont pas la capacité de générer leurs propres ondes radio incroyablement puissantes. La taille des plats DSN garantit qu'ils peuvent capturer même les signaux les plus faibles.

Bien sûr, la NASA améliore déjà ses méthodes de communication en espace en profondeur. Il existe des plats hybrides relativement nouveaux dans le DSN qui sont capables de communiquer via des ondes radio et des signaux optiques. Cette antenne hybride, appelée Space Deep Station 13, surpasse les plats classiques et leurs communications radio uniquement en utilisant des lasers pour transmettre des données.

Les deux formes de communication se déplacent à la vitesse de la lumière, donc la transmission de signal optique n'est pas plus rapide à cet égard, mais les vitesses de téléchargement et de téléchargement d'informations sont très différentes. Le taux de transfert de données pour la transmission optique du signal est de 15 mégabits par seconde, environ quarante fois plus vite que le transfert d'ondes radio. Alors que la NASA continue de développer cette technologie, ils pourront envoyer et recevoir des informations plus avancées à des vitesses de transfert plus élevées que le DSN n'a traditionnellement pas été capable.

En fin de compte cependant, la transmission optique n'est qu'une méthode plus efficace de l'option Radio Wave. C'est ainsi que la NASA reçoit des photos prises de leurs sondes sur l'espace profond. C'est le plus souvent juste la transmission des ondes radio, pas du tout différentes des appareils ménagers réguliers que vous utilisez tous les jours, se déroulant sur une distance bien supplémentaire. À l'avenir, les lasers prendront probablement en charge ce rôle complètement.

Les limites du DSN pour les futures missions

Le DSN est un atout incroyablement précieux pour l'humanité et leurs rêves d'exploration spatiale future. Même si cela alimente notre curiosité depuis plus de cinquante ans, il ne fera qu'un jour nos besoins. Ce jour pourrait même ne pas être trop éloigné à l'avenir, et ce n'est pas à cause du DSN spécifiquement, mais les limites qui nous sont imposées par la physique.

Même si Les sondes de l'espace profond communiquent la NASA sont très éloignées De la Terre dans de nombreux cas, relativement parlant, ils peuvent communiquer rapidement avec nous. En effet, les ondes radio se déplacent à la vitesse de la lumière – 186 000 miles par heure. Cette vitesse incroyable signifie que nous pouvons envoyer et recevoir des transmissions avec un vaisseau spatial lointain assez rapidement. Par exemple, Pluton est à seulement 263,2 minutes légères de la Terre, nous pourrions donc y envoyer une transmission radio en un peu plus de quatre heures.

Ce n'est pas un gros problème lors de la communication avec des vaisseaux spatiaux sans pilote, mais c'est un problème majeur lorsque l'on considère les missions habitées n'importe où plus loin que la lune. S'il y avait une urgence sur une mission habitée, plusieurs heures de délai de communication pourraient signifier un désastre. Après notre exemple de Pluton, non seulement il faudrait plus de quatre heures pour envoyer un message à Pluton, mais il faudrait également le même temps pour renvoyer un message.

Ce problème ne fait que devenir plus significatif, plus nous voulons explorer l'univers, même avec un vaisseau spatial sans pilote. Il viendra un moment où nos vaisseaux spatiaux seront si loin de la Terre qu'il faudra des années pour envoyer ou recevoir des transmissions. Un vaisseau spatial pourrait être détruit ou rendu inopérable, et nous ne le saurions même pas depuis plusieurs années. Si de nouvelles instructions doivent être envoyées au vaisseau spatial, cela prendra également des années.

Compte tenu de ces futurs problèmes de décalage de communication, il est indéniable que, un jour, nous aurons besoin de quelque chose en plus du DSN pour faciliter une exploration spatiale efficace. Mais jusqu'à ce moment, nous continuerons à recevoir des images impressionnantes des enquêtes sur l'espace profond de la NASA, gracieuseté de très grands plats radio.