Научная команда NASA New Horizons сегодня получила подтверждение, что их космический аппарат пережил новогоднюю встречу с ледяным миром в 4 миллиардах миль, известным как Ultima Thule, — и несет бесценную массу данных.
«Наш космический корабль избежал повреждений», — заявила в лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса, менеджер по операциям миссии, Алиса Боуман. «Мы только что выполнили самый дальний полет и готовы к научным передачам Ultima Thule, которые помогут нам понять происхождение нашей солнечной системы».
Доклад был встречен приветствиями и поздравления в центре управления полетами APL.
«Этот космический корабль очень прочный!», — сказал главный исследователь миссии Алан Стерн в интервью GeekWire сразу после отчета о состоянии New Horizons.
Важный отчет поступил через антенну в Испании, которая является частью сети Deep Space Network NASA, сразу после 10:30 по восточному времени (7:30 по тихоокеанскому времени) — через 10 часов после того, как зонд размером с пианино пролетел мимо объекта шириной в 20 миль, известный как 2014 MU69 или Ultima Thule.
Частично эта задержка была связана с тем, что New Horizons пришлось завершить загрузку научных данных, прежде чем она могла повернуть свою антенну для передачи назад, и еще одним важным фактором было время прохождения света более 6 часов для сигналов.
Сегодняшняя 15-минутная передача «Домашний Телефон» была разработана, чтобы позволить команде миссии в APL узнать, что космический корабль исправен, и успешно записал показания с его камер и других научных приборов.
Данные будут поступать в течение следующих нескольких дней со скоростью не более 1000 бит в секунду. Эта скорость очень низкая из-за ограничений 15-ваттного передатчика космического корабля, а также из-за больших расстояний.
Но в конечном итоге научная группа ожидает получить подробные снимки — плюс показания температуры, спектральный анализ и количество частиц — из мира, который считается одним из самых примитивных объектов в Солнечной системе. New Horizons разогналcя до скорости 32 000 миль в час пролетев рядом с объектом Ультима Туле на расстоянии 2200 миль.
Во время пресс-конференции, состоявшейся через час после «звонка домой», руководители миссионерской команды поделились обновленной фотографией Ультимы Туле, основанной на изображениях, отправленных непосредственно перед облетом.
Сильно обработанная картина показала, что это удлиненный объект, длиной около 21 мили и шириной 9 миль (35 на 15 километров), имеющий форму bilobate, похожего на арахис или кегель для боулинга. (Или, если на то пошло, как, например, комета 67P / Чурюмов-Герасименко, космическая «резиновая утка», изученная вблизи миссии Розетты Европейского космического агентства несколько лет назад.)
Исследователь проекта Хэл Уивер (Hal Weaver) сказал, что серия снимков показала, что Ultima вращается, но пока рано говорить, приближается ли период вращения к 15 или 30 часам. В любом случае, похоже, что объект вращался прямо перед камерой New Horizons во время подхода.
«Похоже на пропеллер», — сказал Уивер.
Есть вероятность, что Ультима может быть двумя близкими объектами, а не одной массой.
Более подробные изображения облетов будут обнародованы в среду, вернув многолетнюю кампанию открытий New Horizons обратно в самый разгар.
Ожидается, что для загрузки всех данных потребуется 20 месяцев. «Эта миссия всегда заключалась в откладываемом удовольствии», — сказал Стерн.
Ученые говорят, что Ультима Туле представляет класс объектов, известных как «холодные классические объекты» в Поясе Койпера, обширном ледяном материале за орбитой Нептуна. Холодные классические объекты являются относительно неизменным остатком от зачатков Солнечной системы, более 4,5 миллиардов лет назад.
«Это действительно ископаемое, пережиток того времени образования», — считает Уивер.
Это отличает Ультиму от Плутона, который был основной целью New Horizons в 2015 году. Ультима Туле была выбрана в качестве следующей цели после интенсивных поисков, в которых использовалось время наблюдения на космическом телескопе Хаббла.
На пресс-конференции Боуман сказал, что «домашний телефон» Ультима Туле отличается от опыта Плутона — отчасти потому, что торжества по поводу облетов достигли своего апогея в канун Нового года, в ночь перед подтверждением контакта.
«Это было чувство, как будто «Черт возьми, мы уже празднуем, но ещё не получили обратный сигнал», — сказала она. «Думаю, в этот раз я немного нервничала, но мы сделали это снова».
Комментарии (130)
BubaVV
02.01.2019 14:29+1bilobate — это состоящий из двух частей скорее
realspinner
02.01.2019 18:04lobe (в контексте строения тела) насколько я помню, чаще всего переводится как «доля» («frontal lobe» — «передняя доля», например). Так что наверное «двудольный», если делать дословную кальку.
extempl
02.01.2019 22:37Доля для непосвящённых ассоциируется не столько с частью (любого размера, например, половинного), сколько со сравнительно небольшим куском (долька арбуза), кмк.
realspinner
02.01.2019 23:58+1Сие довольно субъективно… Я вот только что поспрашивал непосвящённых, как они себе представляют «двудольный объект». Так 100% сказали: «Состоящий из двух половинок». Но может это у меня такие непосвящённые неправильные.
MikailBag
03.01.2019 14:02Еще кстати есть двудольные графы, и они вполне могут быть как связными, так и не связными.
Victor_koly
04.01.2019 14:31+3Двудольные — класс покрытосеменных растений, у которых зародыш семени имеет две боковые супротивные семядоли.
khim
03.01.2019 07:16А непосвящённые, это, я извиняюсь, кто? Те, кто уроки биологии в школе прогуливали? Двудольный — это двудольный, причём тут арбузы???
argamidon
02.01.2019 15:30+94 миллиарда миль
20 миль
32 000 миль в час приблизившись к объекту на расстояние 2200 миль
Сколько это?Victor_koly
02.01.2019 15:36+232000 миль/час — текущая скорость, 2200 миль — на какое расстояние к астероиду подлетел аппарат.
Наверное обычно в космосе берут англы сухопутную милю.
Eldhenn
02.01.2019 17:36+12Несколько миллиардов километров. Очень Далеко.
Несколько десятков километров. Не очень много для космического тела.
Несколько десятков тысяч километров в час. Очень быстро для объектов такого размера, но очень медленно для таких расстояний.
Я к тому, что в космосе эти коэффициенты перестают иметь значение. Миля — это сравнимо с километром, чуть побольше. Несколько миллиардов от этого в 1000 раз не увеличатся и не сократятся.
commanderxo
02.01.2019 19:47+3Недавняя картинка с XKCD на эту тему
Salmoney
03.01.2019 11:35+24 миллиарда миль = 6 437 376 000 км. С этого расстояния передаёт данные аппарат.
2 200 миль = 3 540 км. На таком ближайшем расстоянии от Ултима Тулле пролетел аппарат.
32 000 миль в час = 51 500 км в час = 14,3 км в секунду. Скорость New horizons.
solariserj
02.01.2019 15:36+3Так бы хотелось чтоб нашли ещё один объект на его пути к которому бы мог бы подлететь и по фоткать.
А не мог ли он подлететь поближе, чтоб различить больше деталей, а то 2200 км достаточно далеко. Над Плутоном пролетел на 4700 — но Плутон большой. А тут он крошечный.engine9
02.01.2019 21:44Ближе летим — больше смаз при экспозиции, а там со светом все плохо. Нужно выдержку больше делать. Думаю, дело в этом.
VT100
02.01.2019 21:50Думаю, об этом позаботились. Ведь проще крутить камеру на 180, чем всю АМС.
Lexxnech
03.01.2019 08:14На Новых Горизонтах камера фиксированная и наведение осуществляется поворотом всего аппарата.
plyrvt
04.01.2019 11:07+2New Horizons для удешевления даже антенна прикручена к корпусу аппарата. Поэтому надо каждый раз поворачивать: ИЛИ сеанс связи с Землёй ИЛИ научные наблюдения. У Вояджера антенна была поворотная и он держал связь не прекращая наблюдений
shedir
04.01.2019 13:12+2У Вояджеров поворотным был комплект камер. Антенна была фиксированная.
ProstoUser
04.01.2019 14:04А почему «был» и «держал»? Там все работает. Предполагается, что до 2025 года у Вояджеров даже электричества будет достаточно для связи с Землей. Снимать, правда, им сейчас нечего, но я так понимаю, вся измерительная аппаратура, некоторые двигатели более или менее работает.
Peacemaker
04.01.2019 16:55Сильно ближе подлетать опасались, была некоторая вероятность, что у объекта есть пылевое кольцо, и его частицы могли повредить аппарат.
mwambanatanga
02.01.2019 15:48+2Не слишком ли пафосно называть небольшое (и не сферическое) небесное тело "миром"? Да и вообще, откуда пошла мода на использование слова "мир" в отношении небесных тел?
striver
02.01.2019 15:53+2Что такое мир, по вашему определению?
mwambanatanga
02.01.2019 18:42+4Что такое мир, по вашему определению?
Чем придумывать своё определение, я приведу определение мира из Википедии: «Мир — нередко, упоминание любой планеты. Используется как синоним слова планета.»
TheShock
03.01.2019 00:47Что такое мир, по вашему определению?
Это когда нет войны, всем хорошо, небо голубое и птички поют.
old_bear
02.01.2019 16:05+13Отличная фамилия у «менеджера миссии».
А вот перевод вызывает некоторую боль.
Bizonozubr
02.01.2019 16:26+3Мне всегда интересовало, на каких частотах, каком оборудования они принимают/посылают сигналы, в какой модуляции и так далее. Это же огромные расстояния, как в случае чего происходит коррекция ошибок и ещё куча вопросов как и почему. Может кто знает, что и где почитать?
cray0000
02.01.2019 17:04+1Отправляют/принимают сигналы скорее всего через «Сеть дальней космической связи НАСА». Насчет коррекции ошибок не знаю.
realspinner
02.01.2019 18:16Начните читать с этого документа, он хоть и устаревший на сегодняшний день, но отлично подходит для вхождения в тему: public.ccsds.org/Pubs/101x0b6s.pdf
Если вкратце: раньше применяли коды Рида-Соломона (сейчас тоже никто не запрещает), в последнее время всё популярнее турбо-код.
VT100
02.01.2019 18:41Тут можно покопаться: descanso.jpl.nasa.gov/DPSummary/summary.html
Есть данные по Voyager, Deep Space 1, Cassini/Huygens и т.д.
plyrvt
04.01.2019 20:58+18438 МГц даунлинк, 7182 МГц аплинк. Антенна параболическая. На зонде диаметром 2.1 метра (44 dBi), на земле 70 метров = 73.8 dBi
Облучатель на 2 круговых поляризации LHCP + RHCP. 2 независимых радиотракта.
Мощность передатчика на зонде 2x12W, выходной каскад на лампе бегущей волны (traveling-wave tube amplifier = TWTA). На Земле мощность передатчика до 20 кВт.
Шумовая температура приемника на Земле 10 кельвинов. Шумовая температура бортового приемника 200 кельвинов. Чувствительность бортового приемника по захвату несущей -157 dBm (70 пикоВольт)
Во входном каскаде на Земле до 1999 года применялись мазеры, потом перешли на твердотельные, когда изобрели HEMT-транзисторы с фактором шума 0.5 дБ и меньше.
Кроме главной антенны (High-Gain) есть ещё 2 антенны Medium Gain (парабола 368 мм) и Low Gain (голый облучатель).
LGA имеет медленную связь с землёй всегда. MGA/LGA только когда аппарат нацеливается на Землю. При неточном нацеливании работает MGA, а при точности до 0.3 градуса включается в работу LGA.
Скорость модуляции варьируется от 6,3578 bps до 104167 bps, в зависимости от удаленности от Земли и текущей антенны. По ТЗ на расстоянии 36 а.е. (5.4 млрд. км) скорость на LGA антенну должна составлять не менее 300 бит/сек на канал (суммарно не менее 600 бит/сек).
Про модуляции, задачи, архитектуру можно почитать в книге Винницкого:
drive.google.com/file/d/1i6YFxWBEc-IehYlD_HfDfoJoXlkb-wEc/view?usp=sharing
Andronas
02.01.2019 16:45+2А вот интересно, почему бы не сделать уже несколько стационарных промежуточных станций-ретрансляторов на пути к внешним границам Солнечной системы, тогда и скорость передачи данных можно было бы поднять? А кроме того такие станции могли бы производить собственные исследования.
striver
02.01.2019 16:48+3А где энергию брать для них?
worldmind
02.01.2019 16:59+2атомную юзать, у НАСА уже есть министанция
darthmaul
02.01.2019 23:21Тот генератор же для Марса\Луны, а не вакуума вроде был. Охлаждать как в вакууме?
worldmind
03.01.2019 10:47а инфракрасное излучение не справится?
Victor_koly
03.01.2019 12:26Порядка 500 Вт чтобы отвести при температуре радиатора 300 К нужно сколько квадратных метров (да, я вспомнил, что лист излучает с 2 сторон)? Обеспечит ли теплопроводность металла собственно равномерность нагрева листа по принципу «нам выгоднее оставить 1 кв. дюйм с температурой 300 К (+26.85 по Цельсию), чем 15.9 кв. дюймов с температурой 150 К (-123.15)»?
Mad__Max
04.01.2019 06:02Меньше 1 м2 хватит для сброса излучением 500 Вт тепловых при 300К. Теплопроводности обычного металла тоже хватит для относительно равномерного распределения тепла по площади радиатора, если совсем уж тонкую фольгу не делать.
Victor_koly
04.01.2019 11:39+1И в вакууме лед не намерзнет, чтобы перекрыть ИК излучение от АЧТ.
Про тонкую фольгу понятно, т.к. (ИМХО) совсем тонкий металл (может 5 постоянных решетки) из плохих проводников перестает быть металлом (возникает очень узкая ЗЗ, правда это актуально скажем при температуре 2.9 К будет). А так как основная телопроводность металла именно связана с электронами проводимости, то могут возникнуть проблемы.
darthmaul
04.01.2019 18:27Пересчитал, все верно. То есть нет особых проблем с охлаждением в космосе? Фольга то лёгкая. Зачем тогда Роскосмос играется с капельными холодильниками для своего ядерного буксира?
Кстати, какая максимальная температура холодильника паровой турбины, так чтобы КПД был приемлемый?Victor_koly
04.01.2019 19:51Наверное проблема скорее на геостационарной орбите (когда не в тени конечно) ну и при полете ближе к Солнцу. Там нужно будет радиатор сделать именно из плоских пластин и развернуть все «ребром» к Солнцу. А вот солнечные панели — наоборот держать.
Ещё можно придумать экзотическую систему охлаждения — если у нас где-то тепло, а где-то есть холодный радиатор — соединяем эти 2 участка термопарой. Термопара создает лишний ток, пробуем провести его через конденсатор колебательного контура (чтобы ЭМ излучение получить).darthmaul
04.01.2019 19:53если у нас где-то тепло, а где-то есть холодный радиатор — соединяем эти 2 участка термопарой
А холодный откуда брать то в космосе?Victor_koly
04.01.2019 20:09Так тот самый радиатор, что из хорошего «теплопроводника» и высокой площади.
Mad__Max
05.01.2019 02:22Особых проблем нет. Почему капли — ну потому, что они там мечтали и даже какие-то прототипы проектировали и испытывали) не РИТЕГи ставить, а о полноценном ядерном реакторе (т.е. управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер) мощностью порядка 1000 кВт электрических и соответственно 3000-4000 кВт тепловых.
Тут уже радиаторы понадобились бы очень внушительной площади, минимум где-то 1000 м2 — такое выводить в космос уже очень сложно, если вообще возможно (а тогда сборка на орбите по частям?).
Поэтому и думали об альтернативных, теоретически более эффективных методах охлаждения. Насколько знаю ничего не получилось и идею пока забросили.
Насчет КПД — никакой конкретной границы нет, очень широкий предел для компромисса между КПД и площадью и массой радиаторов.
Теоретический максимальный КПД как обычно ограничен (Тнагревателя — Тхолодильника) / Тнагревателя. Предел к которому можно стремиться.
Если сделать высотемпературный реактор, то можно и температуру холодильника поднять относительно безболезненно.
Скажем 1000К теплоноситель на выходе из реактора, 600К на выходе из холодильника, 500К средняя по всей площади температура радиаторов.
КПД в теории (на практике поменьше) может доходить до (1000-600)/1000 = 40%
При этом имея 500К на радиаторах можно больше 3 кВт тепла с м2 рассеивать. При высоких температурах радиаторов правда уже не само излучение узким местом становится, а уже как раз теплопроводность материала — тепло должно успевать растекаться по радиатору. К высокотемпературным радиаторам может потребоваться что-то вроде тепловых трубок городить для более эффективного переноса тепла.darthmaul
05.01.2019 02:39мощностью порядка 1000 кВт электрических и соответственно
А зачем эти радикадьные меры? Все равно таких плазменных двигателей нет. На 100 кВт делали б, заодно не надо тратить редкий плутоний — 238.
Тут уже радиаторы понадобились бы очень внушительной площади, минимум где-то 1000 м2
Разве это много? Да, собирать придётся на орбите, но такая мощность все равно нужна только для пилотируемых пусков. Допустим, радиатор делается из аллюминия, плоский (тонкий паралелепипед толщиной 8 см), сборный из «листов» в 10 м длиной, шириной 3 м (чтобы в Фалконе 9 поместились). Один модуль — 30 м кв, надо таких 34 шт. Если их сложить один на один получим стопку высотой 272 см, опять же в обтекатель Фалкона влазит. Для расчёта веса примем что 4/5 обьёма — полости, 1/5 — алюминий. Обьём всего радиатора 30*2,72=82,5 м куб, алюминия — 16,5 м куб, масса 44,5 тонн. Чуть облегчить конструкцию и за два запуска Фалкона можно выводить (ну или всё вместе — на Хеви). А ведь такой проект будет огромным скачком для человечества в освоении космоса т.к. позволит добираться других планет за адекватное (для пилотируемых полётов) время.
Если сделать высотемпературный реактор, то можно и температуру холодильника поднять относительно безболезненно
Это дело ясное, я имел в виду на какие температуры возможно сделать паровую турбину чтобы это все добро пар не порвал и не весило как чугунный мост. Считать лень, но давление пара при 1000К будет уже совсем заоблачным.Mad__Max
05.01.2019 03:45На 50-200 кВт уже прототипы плазменных двигатель испытывали, ионные на 10-30 кВт уже делали. И пришли к выводу, что технология достаточно хорошо масштабируется по мощности, особенно плазменные. Мощные никто пока не делает ввиду отсутствия достаточно мощных источников питания в космосе.
К тому же можно (и даже желательно) ставить не один единственный мощный двигатель, а несколько штук отдельных.
Такие тонкие и длинные радиаторы, тем более из алюминия нормально работать не будут — им уже не хватит теплопроводности металла, чтобы переносить тепло от горячего края к холодному. Уже где-то в метре от источника тепла температура будет падать больше чем на 100 градусов при таких рассеиваемых мощностях и соотношении площадь/толщина, соответственно дальние участки будут излучать уже намного меньше, от того что 2м и дальше уже совсем мало пользы будет. Нужно либо делать широкие, но короткие (но тогда места близко к источнику тепла становится мало — при плотном размещении радиаторы начинают излучением друг друга существенно греть), либо делать что-то для активного переноса тепла — например выставлять длинные «штанги» с тепловыми трубками внутри, на которые уже нанизаны относительно короткие пластины радиаторов.
Насчет турбины — высокотемпературые турбины на воду и водяной пар никто и не рассчитывает. Там обычно какой-то газ, например сверхкритический углекислый (давление где-то 70 атм) или как в данном случае с нашим проектом-прожектом смесь гелия с ксеноном на рабочее давление 40 атм планировалась.
Но все-равно получаются довольно сложные и дорогие монстры. Если еще не читали, обзор этого проекта в тему: habr.com/post/381701
P.S.
А вот в НАСА подобным гигантизмом не страдали, потихоньку разрабатывают относительно скромный космический реактор мощностью порядка 10 кВт — kilopower
sved
05.01.2019 08:13+1Никогда не понимал идею капельного холодильника ведь тепло будут отводить только те части капель которые не «затемнены» другими каплями. Поэтому эффективная площадь рассеивания не больше размеров самого холодильника. Зачем тогда огород городить?
vassabi
02.01.2019 17:00+2Идеи есть, но пока что не хватает решимости и денег.
Ретрансляторы сейчас используются в таких местах как обратная сторона Луны (т.е. когда иначе — никак) или на Марсе (MarCO — когда это было дешево, MRO — как запасной вариант связи).
Victor_koly
02.01.2019 17:13+2Вы легко доставите 1 кг плутония на расстояние 1 млрд км от Земли?
Если развернем аналог сети радиотелескопов на Марсе — часть марсианского года её можно будет использовать. Только нужно будет как-то согласовать с зондом календарь вида «в эти часы я шлю сигналы на Марс и жду команды со стороны Марса (все же там отклонение до 1 градус 55' по углу наблюдения скажем Земли с Плутона).SobakaRU
02.01.2019 22:21+5Вы легко доставите 1 кг плутония на расстояние 1 млрд км от Земли
Многие удивятся, но проблемы энергетики на РИТЭГах (таких, как в Curiosity, к примеру) лежат даже не столько в плоскости «как доставить плутоний в такую даль», сколько в плоскости «где вообще взять нужный плутоний».
У NASA в наличии крайне мало Pu-238. Запасов хватит ещё на три генератора, аналогичных РИТЭГу Curiosity.
Один такой условный генератор забронирован для ровера, проектируемого в рамках будущей миссии «Mars 2020». Два других пока вакантны, но, думаю, на тупую железку вроде ретранслятора такой ограниченный ресурс расходовать нецелесообразно.
Собственная программа наработки плутония-238, которая сейчас есть у США не шибко впечатляет объемами производства: с 2013 по 2018 год в Оук Ридж наработано 50 граммов Pu-238. В 2019 планируют наработать целый фунт (менее килограмма) с последующим постепенным выходом на производство до полутора килограммов в год к 2025 году.
Ещё можно покупать у России (если она вообще продаст). NASA ранее так делало, купив больше 16 кг, но есть основания полагать, что у РФ 238-го изотопа тоже не очень много осталось.
Радиоизотопные генераторы сегодня здорово подходят для питания космических аппаратов ввиду своей простоты и надежности. Но работают не особенно долго (лет 15-20, так как у Pu-238 период полураспада около 90 лет) и требуют очень дефицитного в сегодняшних реалиях ключевого компонента — собственно плутония.SergeyMax
02.01.2019 22:51У NASA в наличии крайне мало Pu-238. Запасов хватит ещё на три генератора, аналогичных РИТЭГу Curiosity.
Нет ли здесь некоторой подмены понятий? Вполне возможно, что у NASA и не должно быть больших запасов плутония, а при необходимости он просто приобретается у соответствующего ведомства. Я ранее видел вот такую табличку, и из неё следовало, что запасы плутония весьма приличные (и уж точно измеряются не килограммами).Victor_koly
02.01.2019 23:04+2Табличка конечно хорошая, плутоний-239 и -240 живет тысячи лет. 238 — 87.7 лет. То есть из условной наработанной тонны за 1 год остается 922 кг.
SergeyMax
03.01.2019 00:06-2А через 87 лет — 500 кг. И что?
khim
03.01.2019 07:32То, что у него совсем другой период полураспада означает, что он на «столбовом пути» не образуется. Википедия (даже, в виде исключения, русская) содержит все необходимые ссылки.
Если вкратце — то он получается как побочный эффект реакции, которая весьма редка (собственно она потому и редка что весьма «плоха» энергетически и ведёт к «плохому» изотопу), так что в результате на тонну плутония 239 в реакторах образуется пара килограмм нептуния 237 (а его потому ещё выделить и облучить нужно).
Потому как раз ваша табличка (где речь идёт о десятках тонн оружейного плутония) автоматически даёт оценку и для плутония-238: речь идёт о десятках килограмм…
SobakaRU
04.01.2019 19:25+1возможно, что у NASA и не должно быть больших запасов плутония, а при необходимости он просто приобретается у соответствующего ведомства
В сущности, всеми делами, связанными с производством, хранением, распределением изотопа Pu-238 в США занимается Министерство энергетики. Оно же контроллирует потом производство РИТЭГов. То есть специальное ведомство — это Department of Energy (DOE).
Беда в том, что у DOE нет крупных запасов плутония-238 и квоты расписаны уже на 20+ лет вперед. Россия тоже, по слухам, не производит этот изотоп с 2009 года и продавать его с некоторых пор не хочет и/или не может (мало того, на купленный у России плутоний распространяется куча ограничений по возможным сферам использования).
Ваша же табличка про оружейный плутоний и прочие его изотопы. Это совсем не то.
Словом, можно с уверенностью говорить о Pu-238, как о крайне дефицитном, очень дорогом и медленно восполняемом скоропортящемся ресурсе. И да, у человечества его действительно лишь килограммы.SergeyMax
04.01.2019 01:12с 2013 по 2018 год в Оук Ридж наработано 50 граммов Pu-238
Вы знаете, вот в этой статье 2015 года (да, две тысячи пятнадцатого) о уже наработанных пресловутых пятидесяти граммах говорится скорее как о некоей тестовой партии (но я не особо силён в английском, так что поправьте, если неправильно понял):
The new sample, which is in the same oxide powder form used to manufacture heat sources for power systems, represents the first end-to-end demonstration of a plutonium-238 production capability in the United States since the Savannah River Plant in South Carolina ceased production of the material in the late 1980s
и далее:
With this initial production of plutonium-238 oxide, we have demonstrated that our process works and we are ready to move on to the next phase of the mission,” Wham said
Ну а в конце автор отмечает (или даже скорее гарантирует, не уверен в смысле слова ensure), что при привлечении необходимого финансирования процесс может быть масштабирован до полутора килограмм в год:
With continued NASA funding, DOE’s Oak Ridge and Idaho national laboratories can ensure that NASA’s needs are met, initially by producing 300 to 400 grams of the material per year and then, through automation and scale-up processes, by producing an average of 1.5 kilograms per year.
И вы знаете, после прочтения оригинала у меня не сложилось ощущения, что с плутонием-238 у НАСА есть какие-либо проблемы.Mad__Max
04.01.2019 06:14Странно что не сложилось. Даже 1.5 кг/год, на которые они еще только планируют выйти когда-то нескоро в будущем, это мало.
Примеры расхода
— в марсоход Кьюриосити — ушло ~6 кг
— межпланетный зонд «Новые горизонты» потребовалось 11 кг.
— зонд «Кассини» — 33 кг
При этом доступная энергия один из самых важных факторов ограничивающих возможности аппаратов в дальнем космосе — от этого зависит сколько и какого научного оборудования можно будет поставить, на какой дальности и с какой скоростью аппарат сможет поддерживать связь с Землей. А было бы достаточно энергии — можно было бы кроме питания научного оборудования использовать ионные двигатели и летать намного быстрее и дальше.
Т.е. при производстве в 1.5 кг/год (которого еще нужно достичь сначала! пока не больше сотни другой грамм в год) хватает только на запуск всего одного более-менее серьезного аппарата раз в 5-10 лет. А про ионные движки в дальнем космосе — можно сразу забыть.SergeyMax
04.01.2019 09:30+1хватает только на запуск всего одного более-менее серьезного аппарата раз в 5-10 лет
Дак их в принципе так и запускают) Например «Кассини» запустили 22 года назад, «Новые горизонты» — 13 лет назад.Mad__Max
05.01.2019 02:38Так это одна из важных причин почему так редко запускают. Не единственная конечно, но если бы другие решили, то все-равно чаще запускать не смогут из-за нехватки ядерного топлива.
В ближнем космосе, где можно обойтись солнечными батареями без ядерных источников запускают намного чаще. Даже к поясу астероидов и к спутникам Юпитера уже запускают на СБ — например аппараты "Рассвет" и "Юнона" хотя там уже явно РИТЭГи напрашивались.
Но имеющегося плутония для РИТЭГов недостаточно. И вместо них ставили огромные СБ + аккумуляторы, с расчетом на то что их мощность упадет в 10-25 раз на таких расстояниях от Солнца. Чтобы дефицитный плутоний экономить для еще более дальних миссий, когда без него ну уже вообще никак не обойтись.SergeyMax
05.01.2019 09:51+1Так это одна из важных причин почему так редко запускают.
Такие умопостроения называются «ветер дует, потому что деревья качаются»)
Lexxnech
02.01.2019 17:37+19Проблем несколько.
Во первых, в космосе ничего нельзя разместить стационарно — оно упадет на Солнце. Что бы не упало, объект должен двигатся по орбите вокруг Солнца, причем для круговой орбиты скорость будет равна скорости планеты, вращающейся вокруг Солнца на таком же расстоянии. То есть, если разместить ретранслятор на расстоянии орбиты Юпитера, то за 11 лет ретранслятор будет делать оборот. А поскольку чем скорость движения и продолжительность года разная (скажем, для Юпитера это 11 лет, а для Сатурна 30), то цепочка практически сразу разломается, и собиратся будет раз в десятилетия, а то и столетия. Космос не тоннель, и даже в рамках плоскости эклиптики нельзя расставить одну «цепочку» которая покроет все просранство. Либо придется пускать ретрансляторы тысячами.
Во вторых, типичная «станция» которая работает с дальними аппаратами, это тарелка 70 метров диаметром, с мощностью передатчика в 20 киловатт. Типичный дальний зонд имеет источник энергии 0.25-0.5 киловатта и тарелку диаметром несколько метров. При этом 60 квадратных метров солнечных батарей на орбите Юпитера вырабатывают ~435 ватт, а у Сатурна будут вырабатывать около сотни. А топливо для ритегов производилось в лучшие годы на сотни ватт в год (в США только планируют к 2025 году выйти на уровень 1,5 кг в год. Для сравнения в Curiosity ритег с 4,8 кг плутония вырабатывает 110 ватт).
В третьих, типичный «тяжелый» зонд имеет сухую массу от силы 2,5 тонны, запускается тяжелой ракетой, при этом требует пачки гравитационных маневров для прилета к цели, то есть запустить его можно далеко не в любую точку не в любое время.
И в четвертых, самое главное — такие станции пока используют всего несколько аппаратов (до Юпитера и дальше пока долетело всего 9, из них 5 уже не работают), причем большие объемы данных передают очень не часто. И запускаются такие зонды далеко не каждый год. И нет никаких признаков, что в ближайшее время что-то радикально поменяется. Разработка, изготовление и отправка кучи ретрансляторов обойдется гораздо дороже, чем тратят на сами зонды.hardegor
02.01.2019 19:52+2А вариант если зонд запускается вместе с ретрансляторами, только ретрансляторам задаем меньшую скорость, и чем ближе к Земле ретранслятор — тем меньше, тогда получим постепенно растягивающуюся цепь ретрансляторов. Тут и энергии и диаметры антенн нужно существенно меньше, чем на Земле.
Если общее направление полета будет неизменно — придется корректировать углы антенн в процессе полета. Но можно и распустить каждый из них на собственное направление, чтобы общая ось оставалась нормалью к Земле. Но считать траектории придётся неслабо.Lexxnech
02.01.2019 20:47+5Это решает только проблему 1.
Проблема энергии никуда не девается — если за зондом на расстоянии в 45 а.е (примерно на таком сейчас Новые Горизонты) следует 3 ретранслятора, то между ретрансляторами расстояние больше, чем между Землей и Сатурном. Если ретрансляторов 8, то расстояние сравнимо с расстоянием до Юпитера. А на ретрансляторах не семидесятиметровые тарелки, и у них нет передатчиков мощностью в десятки киловатт.
Во вторых, не факт что это возможно в таком виде. Траектории в космосе не прямые, и очень зависят от скорости аппарата. Просто прямая растягивающаяся цепочка не получится точно.
В третьих, это полностью одноразовое решение. И очень дорогое. Те же Новые Горизонты (массой всего 478 кг) запускались самым тяжелым вариантом Атласа 5 с грузоподъемностью в 18,8 тонн на НОО и водородным разгонным блоком. Если пускать вместе с зондом пачку ретрансляторов потребуется либо сверхтяж с переусложненным разгонником или многопуск. Ну и сами ретрансляторы бесплатными не будут.
И можно найти таким ретрансляторам лучшее применение. Такие аппараты, способные 10-15 и более лет работать в дальнем космосе и обладающие настолько мощной системой связи, что смогут передавать друг-другу данные на десяток а.е., гораздо лучше будет использовать в качестве самостоятельных зондов. Снижаем размер антенны (что бы передавал данные не тарелку хоть в 3-4 раза дальше, но зато в десятки раз больше и с в разы меньшей скоростью передачи, не критично), ставим взамен научное оборудование и отправляем в пролетные миссии к разным целям. Это принесет больше пользы, чем снижение времени передачи данных. Тем более если учесть, что задержка передачи данных сейчас все равно на порядки меньше, чем время перелета до цели. Если уж дождались, пока аппарат 12 лет летел, не проблема подожать месяц, пока он данные передаст.hardegor
03.01.2019 10:08Проблема энергии есть, только вы забываете, что она теперь требуется не концентрированно в двух точках — на зонде и Земле, а размазывается по цепочке ретрансляторов. Также на каждом конкретном зонде и ретрансляторе пропорционально уменьшаются требования к размерам антенн и оборудования — расстояния становятся на порядок меньше и можно играть вокруг стоимости бит/Вт*сек.
Понятно что всё это добавляет оверхеда и требует резервирования, но это уже не выглядит как одноразовый проект, типа «запустили зонд и с концами», а появляется более менее стабильная цепь ретрансляторов и возможность вешать на неё и другие зонды, которые теперь могут сильно снизить массогабарит приемопередающей аппаратуры и увеличить научной.
По поводу траектории согласен, тут надо играть между точностью направленности антенн, их углом раскрыва, мощностью передатчиков и возможностью корректировать траекторию. Можно пойти дальше и сделать каждый ретранслятор не как один объект, а несколько на небольшом расстоянии.
Насчет одноразовости я уже писал выше, но есть еще один аспект — это зонд имеет максимальный импульс и выход на максимальное расстояние, а ретрансляторы имеют меньший импульс и более быстро тормозятся и как бы зависают в точке нулевой скорости. А ведь, на минуточку — проект уже длится 12 лет и еще неизвестно сколько продолжится.TheShock
03.01.2019 10:11Также на каждом конкретном зонде и ретрансляторе пропорционально уменьшаются требования к размерам антенн и оборудования — расстояния становятся на порядок меньше и можно играть вокруг стоимости бит/Вт*сек.
Но есть и обратная проблема. Сейчас есть маленький передатчик и приёмник на аппарате и огромаааадный передатчик и приёмник на Земле.
А так на каждом аппарате придётся ставить передатчик побольше и приёмник больше — мы уже связываемся не с безумно мощной Землей, а с маленьким и экономным ретранслятором.
как бы зависают в точке нулевой скорости
Как вы себе это представляете?
Lexxnech
03.01.2019 11:17+1Проблема энергии есть, только вы забываете, что она теперь требуется не концентрированно в двух точках — на зонде и Земле
Расстояния между ретрансляторами все равно будут огромны, но энергетических возможностей и размеров антенн, достижимых на Земле у ретрансляторов не будет. А если мы рассматриваем вариант с огромной тарелкой и реактором на десятки киловатт, то проблему можно решить намного проще — ставим их на сам зонд и получаем в сотни раз большую пропускную способнось, чем доступна сейчас.
но это уже не выглядит как одноразовый проект, типа «запустили зонд и с концами», а появляется более менее стабильная цепь ретрансляторов и возможность вешать на неё и другие зонды
Не выйдет такого. Либо цепочка улетит из Солнечной Системы вслед за зондом, либо попадает обратно, причем в процессе «размажется» по системе, из-за разницы в орбитальных периодах. Чем ближе самая дальняя точки орбиты к Солнцу, тем короче орбитальный период. Например, вот примерные периоды для орбит, самая дальняя точка которых лежит на расстоянии до определенной планеты, а ближняя на уровне Земной орбиты в годах: Ю — 5,2; С — 13; У — 31,6, Н — 58. Даже если подобрать кратные периоды, что бы цепочка собиралась каждый раз, когда ретранслятор у Нептуна в афелии, все равно она будет работать от силы несколько месяцев из почти шестидесяти лет. При этом прохождение половины эллипса между перигелием и афелием будет занимать половину времени, для Юпитера скажем, ретранслятор будет 2,6 года лететь к дельней точке, и 2,6 года падать обратно. Скорость в дальней точке будет достаточно медленная, что бы хотя бы несколько лет считать что ретранслятор «примерно там где нужно» только для Нептуна и дальше, но в таком случае от ретранслятора мало толку — расстояние до ретранслятора становится сравнимым с расстояниями до Зондов.
Можно пойти дальше и сделать каждый ретранслятор не как один объект, а несколько на небольшом расстоянии.
Вы понимаете, что «небольшие расстояния» это сотни миллионов километров? Если даже взять сейчас цепочку из 8 ретрансляторов между Горизонтами и Землей, то между каждой парой будет расстояние в 5 а.е., как между Землей и Юпитером. Например, Juno с такого расстояния передает на 34-метровую наземную тарелку данные со скоростью в ~22 килобит/с. А на такой-же ретранслятор передача будет идти гораздо медленнее.
а ретрансляторы имеют меньший импульс и более быстро тормозятся и как бы зависают в точке нулевой скорости
И начинают падать обратно. Причем время падения будет равно времени прилета. И лететь они будут не по прямой а по эллипсу.
И повторюсь, принципиальной проблемы со связью нет. Проблема невозможности отправки множества аппаратов во внешнюю солнечную систему стоит гораздо острее. Пока в NASA решают, могут они отправить аппарат к Урану или Нептуну (похоже уже решили, Нептун отпадает) в обозримом будущем, Вы предлагаете отправить целую пачку без особой необходимости.TheShock
03.01.2019 11:31Согласен со всем вами сказанным.
Добавлю, что ретрансляторы будут иметь смысл в близком будущем при более активном изучении планет. К примеру, запустить очень мощный ретранслятор на орбиту вокруг Юпитера при условии, что мы будем запускать множество более мелких аппаратов на саму планету и его спутники.Lexxnech
03.01.2019 12:15+1А в таком виде они уже используются. На Марсе, например, MRO и Mars express этим занимаются. Мало того, это очень старая идея, еще советские марсианские и венерианские АМС такую схему в семядесятых использовали. Марс-3, Марс-6, Венеры с 9 по 14.
ProstoUser
04.01.2019 15:53+1Проблема энергии есть, только вы забываете, что она теперь требуется не концентрированно в двух точках — на зонде и Земле, а размазывается по цепочке ретрансляторов. Также на каждом конкретном зонде и ретрансляторе пропорционально уменьшаются требования к размерам антенн и оборудования — расстояния становятся на порядок меньше и можно играть вокруг стоимости бит/Вт*сек.
В то-то и дело, что расстояния меньше не на порядок, а всего лишь в несколько раз. И гораздо проще использовать наземную антенну действительно на порядок бОльшего размера и передатчик в мегаватты мощности (по слухам, мегаваттные мощности передатчиков на наземных станциях дальней космической связи реально есть), чем наскребать лишний десяток ватт и лишний метр антенны на промежуточном ретрансляторе.
Я к тому, что на Земле уже есть огромные антенны и жутко мощные передатчики.
Допустим, на земле антенна 70 метров. Какого размера антенну ставим на ретранслятор? Ну метра 3. Ну пусть будет огромная на 5 метров. Значит дальность, с которой примет нормально сигнал эта антенна будет в 14 раз меньше. То есть использование одного ретранслятора дает увеличение дальности связи на 7%. Это при идеальном расположении, когда ретранслятор точно между зондом и Землей. При этом стоимость миссии, фактически, удваивается. Надо делать не один, а два аппарата, два запуска и т.п. Можно сделать два ретранслятора. Тогда увеличим дальность на 14%. Но цена миссии утроится.Quarc
04.01.2019 16:23+2будет в 14 раз меньше
Не специалист, но предположу, что в 196 раз.ProstoUser
04.01.2019 17:35+1Думаю, все-таки в 14.
Площадь тарелки — это количество собранной энергиию. И площадь тарелки пропорциональна квадрату диаметра.
Рассеивание энергии передатчика пропорционально квадрату расстояния.
То есть передвигаем передатчик в 2 раза дальше — уменьшаем плотность энергии в 4 раза. Увеличиваем в 2 раза диаметр тарелки — собираем в 4 раза больше энергии.Victor_koly
04.01.2019 19:30+1Для параболической антенны дифракционная расходимость такова, что угол приблизительно обратно пропорционален диаметру антенны. На расстоянии много r больше ширины тарелки w хорошим приближением будет то, что мощность излучения «размазывается» по поверхности площадью около pi*(tan(lambda/w))^2.
Правда если для передачи сигнала нам кажется нужно число энергии на поверхности равной фазы, а эта поверхность ещё немного загибается назад.
Но энергии мы действительно соберем больше, даже если у нас какой-о источник волны со сферической симметрией.
alexeykuzmin0
04.01.2019 16:43+1Не получится цепь. «Новые горизонты» отправили без малого 13 лет назад. Если представить себе, что первый ретранслятор находится где-то около орбиты Марса, то он успел бы сделать около 7 оборотов вокруг Солнца.
bevice
03.01.2019 04:43Потому что в космосе все крутится (этом случае вокруг солнца) и скорость зависит от расстояния до солнца. Просто так повесить ретранслятор на половине пути между землей и Плутоном невозможно он будет крутиться вокруг солнца сильно медленнее, чем Земля и сильно быстре, чем Плутон, и в нужнлм месте пролетать будет очень редко. Таких ретрансляторов необходимо повесть на орбиту несколько. И изучать этим ретрансляторам в свободное время будет абсолютно нечего. Если (условно) представить, ретранслятор должен быть где-то рядом с Сатурном, то один будет изучать Сатурн, а остальные будут болтаться в скучной пустоте. Сама по себе отправка аппарата к Сатурну довольно сложная и затратная, а уж вывести на круговую орбиту — это еще в сотни раз дороже. Много проще и дешевле сделать прямую передачу.
Tyusha
03.01.2019 13:12+1Если посчитать, то вы поймёте, что нет никакого смысла в одном ретрансляторе по середине (или нескольких, расположенных на условно равных расстояниях). Гораздо рациональнее поставить одну большущую антенну на Земле. Т.е. такой ретранслятор на полпути к Плутону должен быть не намного меньше, чем огромные параболы Deep Space Network, т.к. ему придётся иметь дело с сигналом всего на 6 децибелл мощнее.
Смысл в ретрасляторе есть только для усиления очень слабого сигнала с близкого расстояния. Т.е. когда ретранслятор находится близко к источнику. Пример Philae + Rosetta.
vassabi
02.01.2019 16:47+2Ожидается, что для загрузки всех данных потребуется 20 месяцев. «Эта миссия всегда заключалась в откладываемом удовольствии», — сказал Стерн
.Насколько я понял из комментариев к пресс-конференции, кроме большого объема информации им еще будет мешать Солнце — оно скоро будет между аппаратом и Землей, так что на некоторе время связь с ним прервется.solariserj
02.01.2019 18:33+1Хотябы Нулевую фотку, для общественности, а дальше мана уже для специалистов.
Кстати какие еще инструменты были задействованы для этого астероида кроме камеры?
Pyhesty
03.01.2019 01:04«тут я удалил свой ошибочный комментарий», почему-то подумал, что Земля будет между аппаратом и Солнцем, при таком положении Солнце должно мешать только аплинку…
Arxitektor
02.01.2019 21:37+1Думаю до изобретения какой нибудь связи на сверх свете или еще каком-нибудь варианте
данные так и будут передаваться медленно. Физика с ней трудно что-то сделать ((.
Интересно для Марса можно GPS сделать?
Правда нужны базовые станции и спутники. Думаю к эпохе баз на 100-200 человек какой нибудь GPS у них будет. )Nexon
03.01.2019 01:33Что вызывает вопрос. А не рано ли так далеко летать то? Нет ни средств связи, ни питания.
Astroscope
03.01.2019 12:40Чисто технически GPS на Марсе сделать, разумеется, можно. Только вот цена вопроса будет не "космическая", а "космическая в космической степени". Копайте лучше в сторону систем радионавигации, используемых в гражданской авиации и морском флоте. В отсутствие ионосферы все это выродится в сеть стационарных УКВ-радиомаяков с той или иной ориентацией на них — то ли аналог VOR, чтобы по одному единственному маяку определить многое, то ли триангуляция по маякам как в GPS, то ли комбинация разных методов.
plyrvt
04.01.2019 11:40+2Скорость передачи данных лимитирует не скорость распространения. С «пингом» 20 часов вполне можно передавать и 100 Мбит поток. Пинг улучшить естественно невозможно. А вот скорость (и соотв. объем данных который можно получить за время активной миссии зонда) зависит только от энергетики. Улучшение энергетики линка в 2 раза увеличивает скорость грубо тоже в 2 раза.
New Horizons использует MIMO 2x2, два радиотракта по 12W каждый. Это автоматом и дублирование (откажет один, в работе останется второй), и возможность передавать данные в 2 потока (по соотношению скорость/энергия это чуть выгоднее чем 1 передатчик на 24W).
Антенна диаметром 2.1 метра на частоте в районе 8.4 ГГц дает направленность 42 dBi. Благодаря инновационным изменениям в конструкции обоих зеркал, удалось превзойти ТЗ и достичь около 44 dBi (точное значение колеблется между 41.5-44.5 dBi в пределах сектора 0.3 градуса).
По ТЗ такая система должна с расстояния 36 а.е. (5.4 млрд. км) давать не менее 600 бит/сек (по 300 бит/сек на канал)
Чтобы увеличить скорость с 0.6 до 1.2 кбит/сек достаточно или увеличить мощу с 2х12W до 2x24W, или увеличить диаметр зеркала в sqrt(2) раз (до 3 метров).
У Вояджера антенна имела диаметр 3.7 метра и передатчик 23W (без MIMO)
Промежуточные ретрансляторы только сильно ухудшают картину. Ретрансляторы полезны на поверхности Земли, потому что УКВ не может преодолевать кривизну Земли. Но вредны в космосе. Диаметр антенны которые можно установить на таком ретрансляторе на порядок меньше чем на Земле, поэтому скорость через ретранслятор на порядок ниже чем напрямую с Землёй.
Рекомендую очень увлекательную книгу — «Виницкий А.С. Радиосистемы межпланетных космических аппаратов [1993]»Victor_koly
04.01.2019 12:06+2Про «в 2 раза при мощности в 2 раза» — это очень грубо. Фактически Вам нужно дополнить всю радиоэлектронную схему 2м линком, который не будет мешать передаче 1го.
На практике мы имеем такое условие, что для передачи k бит требуется выполнить условие типа:
k = log2(1+S/N), то есть условно говоря, мы должны уметь различать уровни сигнала S равные 0, 1, ..., 2^k-1 уровней шума.
А также, нам нужно суметь их закодировать (применив понятие модуляции), передать сигнал (у нас дисперсия межпланетной среды на 8 млрд. км несущественна в радиодиапазоне?) и на точке приёма его демодулировать.
P.S. Вспомнил, что всегда можно попробовать передать и принять 2 ортогональные поляризации — например горизонтальную и вертикальную. Правда требует 2 излучающих «вибраторов» на головку антенны. По идее на стороне КА скромные мощности не должны в верхнем слое параболы создавать какие-то перекрытия 2 «перпендикулярных» токов?plyrvt
04.01.2019 12:12+2NH как раз использует ортогональные поляризации, но так как используется круговая а не линейная, то два трансивера нагружены на RHCP + LHCP излучатели.
Конечно проблем технических есть много, в комментариях это не описать. Например так как используется очень узкая полоса пропускания — 4, 1 и 0.25 Герц (не килогерц, а единицы и доли герца) то крайне жесткие ограничения на стабильность частоты, а любой дребезг и уход частоты резко снижает С/Ш и резко растут потери.
Детали реализации TRX у горизонтов есть тут:
citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.472.8206&rep=rep1&type=pdf
shedir
02.01.2019 22:08+9Разрешение получше, прямо с пресс конференции
Еще
shedir
02.01.2019 22:54Разрешение у фото выше 140 метров на пиксель и сделано оно почти с 50 тысяч км, за час до максимального сближения. То есть лучшие кадры еще впереди
TimsTims
02.01.2019 23:33+1На снеговика похож. Прям точно новогодне-рождественское настроение у учёных)
Dorogonov_DA
02.01.2019 22:44Здесь наверняка найдутся сведущие люди.
Подскажите, а как у подобных аппаратов построена система питания? РИТЭГ питает электронику, условно говоря, напрямую, или предусмотрен буферный аккумулятор, заряжающийся от РИТЭГа во время низкого расхода энергии бортовыми системами, и обеспечивающий дополнительную мощность, когда это требуется? Или нет?Pyhesty
03.01.2019 01:03+3используются конденсаторы (для сглаживания импульсного потребления),
а аккумуляторы как химические элементы на такой длительной дистанции рискованны и бесполезны.
РИТЭГ выдаёт постоянную мощность, которая в начале миссии в 2-3 раза превышает необходимую, за 10 лет мощность падает в два раз, лишняя мощность сбрасывается через радиатор (излучается), по мере истощения РИТЭГ приборы отключают и минимизируют их потребление, включают по циклограмме…
Оборудование наоборот, за счёт накопленной дозы начинает потреблять больше — это то же нужно учитывать…valis
03.01.2019 10:23Интересно на сколько большими должны быть такие радиаторы чтобы рассеивать столько мощности
VT100
03.01.2019 11:08Вероятно, там есть картинки: habr.com/search/?q=%D0%A0%D0%98%D0%A2%D0%AD%D0%93+Curiosity#h
ptica_filin
03.01.2019 13:32Излучением можно передать порядка 10-50 ватт тепла с квадратного метра радиатора. Точные цифры зависят от степени черноты поверхности радиатора, его температуры и внешних условий.
Mad__Max
04.01.2019 06:39Обычно намного больше — ватт 500 с м2 без проблем сбрасывается. Если сильно надо (чтобы зачем-то по максимуму уменьшить габариты), то можно и еще в несколько раз больше в ущерб КПД правда, но вполне возможно — зависимость мощности излучения от температуры в 4й степени, поэтому не слишком сильно меняя температуру радиатора сбрасываемую мощность можно менять на порядок.
Wizard_of_light
03.01.2019 13:41Про «Новые горизонты» была статья с картинками, там видно, какого размера радиаторы. А мощность там не так велика — 11 кг плутония-238 на старте выдавали ~6,2 кВт тепла, сейчас выдают ~4,7 кВт. В электричество на старте конвертировалось 250 Вт, сейчас примерно 190 Вт.
Victor_koly
03.01.2019 13:45Так все, что не электричество, есть тепло. Значит на старте было около 6000 Вт тепла, выделяемых оболочкой «таблетки».
Mad__Max
04.01.2019 06:32С чего так быстро в 2 раза за 10 лет? Период полураспада используемого плутония 87 лет, соответственно тепловая мощность только за 87 лет падает в 2 раза. Электрическая падает немного быстрее из-за того, что вместе с мощностью снижается и разница температур, а следовательно КПД преобразования. Но не сильно больше.
В НАСА давали оценки для «Новых горизонтов» — примерно 20% потери мощности за 10 лет (с момента запуска и до прибытия к Плутону).
Вояджеры, которые уже больше 40 лет летят тоже все еще имеют больше половины от изначальной электрической мощности и около 70% по тепловой.ProstoUser
04.01.2019 08:30+1С чего так быстро в 2 раза за 10 лет? Период полураспада используемого плутония 87 лет,
Кроме уменьшения мощности там еще деградирует сам преобразователь — снижается его КПД. Я, правда, не в курсе по конкретным цифрам.
Kosmoss
04.01.2019 19:10+1У горизонтов на расстояние 6 часов скорость передачи данных 1000 бит/с
Вояджер на расстояние 14 часов передает 160 бит/с
А если отправить звездолет к ближайшей звезде (4,24 св/лет), что с какой скоростью будут передаваться данные? Или вообще не дойдут?
(Расстояние указывал в световый часах, потому что огромное количество нулей трудно воспринимать)Pyhesty
04.01.2019 21:29+1по идее должно быть около 2бит в сутки… и это было бы не плохо…
(обратно квадратичная зависимость...)
ps: дойдёт, если приём будет синхронный, ну или если потом многократно коррелировать принятый шум с целью поиска бит… но уже точность хуже, так же нужно учитывать изменение фазы из-за вращения Земли и её движения по орбите (а так же скорость спутника)
plyrvt
04.01.2019 12:33+2Горизонты имеет антенну 2.1 метра (44 dBi @ 8.415 GHz) и передатчик 2x12W (2 х 300 бит/сек с расстояния 36 а.е. = 5.4 млрд. км)
Вояджер имеет антенну 3.7 метра (48.1 dBi @ 8415 MHz) и мощность 12.7W в low-power (основной режим работы) и 23W в hi-power (редкий режим непродолжительной работы)
На приемную антенну диаметром 70 метров (73.8 dBi @ 8415 MHz) сигнал от Вояджера равен -171 dBW (с расстояния 4.4 млрд. км). Это ~10 нановольт (на 50 Ом).
При шумовой температуре наземной антенны и криогенного входного каскада 10 кельвинов получался Eb/N0= 4.38 dB
Для увеличения радиуса в 2 раза для сохранения той же скорости надо увеличить или мощность в 2 раза, или диаметр антенны в sqrt(2) раза.
Расстояние до ближайшей звезды 40 100 млрд. км (в 9200 раз дальше чем расчетная дистанция для Вояджера). Это значит что или надо в 9200^2 = 83 миллиона раз поднять мощность. Или в 83 миллиона раз упадет скорость.
Даже если бы у альфа-Центавры была твердая планета с комнатной температурой, на которой можно построить 70 метровое зеркало (на Земле его строительство стоит ~$2 млрд.) и вдуть туда 20 кВт мощи (в 1500 раз больше чем у Вояджера), то получится линк с такими параметрами:
TX = +73 dBm
Gain = 73.8 dBi
EIRP = 146.8 dBm (480 Гигаватт !!)
Убывание сигнала на трасе 4.24 св.лет = 383 дБ
Сигнал на приёмной антенне = 146.8 — 383 + 73.8 = -162.4 dBm
Здесь не учтены никакие затухания в атмосфере, ионосфере, межзвездном газе и т.д. (на практике их тоже надо учитывать и сигнал получится ещё в несколько раз слабее)
Вояджер давал скорость 160 бит/сек при уровне сигнала -141 dBm, здесь сигнал получился на 21.4 дБ слабее (в 138 раз). Это при хороших раскладах даст скорость 1 бит/сек.
Иными словами: на пределе техники (более 70 метров антенну соорудить очень сложно, более 20 кВт вдуть на частоте 8.4 ГГц тоже очень сложно) даже между самыми ближними звездами (если бы там была планета пригодная для сооружения такой мощной антенны с 480 Гигаватт EIRP) энергетика линка настолько слабая, что связь есть только формально — 1 бит/сек достаточно для передачи только коротких телеграмм, а за сутки можно передать 10 кбайт фотку (при условии если бы сеанс связи был 24 часа, что из-за вращения планет невозможно)
Но и даже такой линк невозможен. Это расчеты для условия, что шумовая температура источника 10 кельвинов. Т.е. зонд типа Вояджера находится в глубоком космосе, и на его фоне нет никаких мощных источников шума. Наземная антенна направленная на Вояджер или Горизонты — собирает шума всего на 10 кельвинов.
Но потенциальная планета на которой можно строить такую антенну не расположена в глубоком космосе. Она расположена возле материнской звезды с шумовой температурой 5200К и более. Чтобы мы смогли услышать сигнал от такой планеты, её уровень EIRP должен «перекричать» излучение материнской звезды. Умопомрачительные 480 ГВт EIRP меркнут против тераватт звезды. Даже если разделить всё радиоизлучение звезды на узкую полосу спектра (единицы Герц в которых мы будем держать связь) всё равно там будет значительно больше чем 480 ГВт.
Поэтому когда земные зонды пролетают на линии Земля-Солнце, связь с ними теряется, хотя расстояния мизерные. Шумовая температура наземной антенны сопровождающей такой зонд растет с 10К до 5000К когда её навести на Солнце.
В феврале 1942 года военные локаторы на юге Англии внезапно вышли из строя из-за очень сильной помехи. У военных возникло опасение, что немцы применили новую систему подавления локаторов. Однако после изучения сообщения о помехах Хей пришел к выводу, что нарушение связи произошло в результате влияния сильного солнечного радиоизлучения, связанного с наличием большого пятна на диске Солнца.Lexxnech
04.01.2019 13:04+2Хм, 70 метров и 20 киловатт это все таки не предел возможностей, это вполне «обычные большие поворачиваемые антенны», таких сейчас 6 штук эксплуатируется и седьмой строится. Самый большой поворачивающийся радиотелескоп сейчас это Green Bank Telescope, с эллипсом 100x110 метров, есть еще Эффельсбергский радиотелескоп с тарелкой диаметром 100 метров. А если брать неподвижные, то FAST на 500 метров и Аресибо на 304. Причем когда второй использовали для отправки послания, использовали мощность 450 киловатт.
Понимаю, что цена в апертру линейно не конвертируется, но все же. GBT стоил чуть менее 100 миллионов долларов, если будет необходимость организовывать линию связи с Альфой Центавра, то вполне можно ожидать бюджета на два порядка больше.plyrvt
04.01.2019 13:11+270 это близко к пределу, хотя и не предел. Допустим что возможно 100, или 120. Существенно картину не меняет.
Более крупные существуют, но для более низких частот. Получить более 74 dBi очень сложно, потому что есть требования не только к площади зеркала, а и его точности. Пожертвовав точностью можно увеличить апертуру, но dBi там будет меньше чем у 70 метровой Deep Space Network (на частотах ниже 8 ГГц будет меньше навправленность потому что длина волны больше, а на 8 ГГц и выше будет меньше 74 dBi из-за плохой точности зеркала).
Пукалку на Аресибо и на 10 мегаватт можно накачать, для целей передачи информации не годится.
Неподвижные создать крупные проще, но опять же для линка связи не годятся.
480 ГВт EIRP конечно не предел, но близко.Dorogonov_DA
04.01.2019 22:25Шикарный ответ с разбором, спасибо большое! Как-то в беседе с приятелем кратко объяснял, что на расстоянии нескольких световых лет нас уже никто не слышит, потому-что даже самый сильный сигнал, убывая по закону обратных квадратов, сливается с реликтовым излучением.
Кстати, а как Вы смотрите на термоядерные взрывы — как способ межзвёздной коммуникации?Victor_koly
05.01.2019 01:10Ну реликтовое излучение у нас около 1 частоты все же.
Тут нужно решать такую задачку, что при «антенне» диаметром 140000 км нужно взять источник излучения с шириной 10 ГГц и мощностью на порядок большей, чем выдает Солнце в этом диапазоне и в этом направлении.
Причем выход на пиковую мощность желательно проводить в темпе «1 светимость Солнца (в этом диапазоне) в год», а направление дать на близкую потенциально обитаемую планету.
Mad__Max
05.01.2019 03:09Реликтовое излучение оно только в одном относительно узком диапазоне частот. За пределами этого диапазона оно не мешает.
Мешает услышать нас в основном «шум» от звезды (Солнца), т.к. с точки зрения межзвездных расстояний мы очень близко к нему находимся и приходящие сигналы накладываются друг на друга. Оно конечно излучает в основном в видимом диапазоне и прилегающим к нему (ультрафиолет и ифракрасном), в радиодиапазоне излучается совсем небольшая доля энергии. Но в абсолютных масштабах это все-равно очень много.
Насчет «никто не слышит» — ну исходя из предположения, что тот кто «слушает», располагает техническими возможностями не выше наших собственных — то да, услышать практически нереально даже с самых ближайших звезд.
Но собственно откуда такое ограничение для потенциальной другой цивилизации, о которой мы вообще ничего не знаем, включая сколько времени они занимались развитием своих технологий и техники?
dmitryredkin
"Phone home" — отсылка к фильму "E.T.", обычно переводится как "звонить домой".