Ryšys su tarpplanetinėmis kosmoso stotimis yra vienas sudėtingiausių inžinerijos iššūkių. Kuo toliau nuo Žemės nutolsta kosminis aparatas, tuo silpnesnis tampa signalas ir tuo sunkiau tiksliai nustatyti jo padėtį. Net kelių kilometrų paklaida gali tapti pražūtinga, kai reikia atlikti manevrus šalia planetų ar jų palydovų. Naujausi Kinijos mokslininkų tyrimai atskleidė, kad šią problemą galima spręsti naujais algoritmai.
Ryšys su tarpplanetinėmis kosmoso stotimis yra vienas sudėtingiausių inžinerijos iššūkių. Kuo toliau nuo Žemės nutolsta kosminis aparatas, tuo silpnesnis tampa signalas ir tuo sunkiau tiksliai nustatyti jo padėtį. Net kelių kilometrų paklaida gali tapti pražūtinga, kai reikia atlikti manevrus šalia planetų ar jų palydovų.
Asociatyvi nuotr.
Naujausi Kinijos mokslininkų tyrimai atskleidė, kad šią problemą galima spręsti naujais algoritmais, vadinamais „Legendre“ sekų kodais. Šių kodų esmė yra gerokai padidinta matavimo tikslumo „skalė“.
Ankstesni metodai leido sekti signalą, bet jų ribotumas reiškė, kad užuot gavus tikslią stoties vietą, gaudavome tik milžinišką plotą, kuriame ji galėtų būti. Naujoji technologija leidžia sumažinti paklaidą nuo kilometrų iki vos kelių metrų. Tai reiškia visiškai naujas galimybes ateities kosmoso tyrimams.
Pirmieji bandymai parodė, kad su naujais kodais galima palaikyti patikimą ryšį net su 180 mln. kilometrų atstumu esančia kosminę stotį. Tai yra daugiau nei vidutinis Žemės atstumas iki Saulės. Tokia pažanga atveria kelią tiksliai navigacijai net labai tolimose misijose.
Naujoji technologija ir jos principas
„Legendre“ sekų kodai buvo sukurti prof. Xiaoyu Dango vadovaujamoje Hangdžou Dianzi universiteto komandoje. Jų privalumas yra ilgesnis signalo šablonas. Tai galima įsivaizduoti kaip matavimo liniuotę, turinčią daug daugiau padalų. Kuo ilgesnė seka, tuo tiksliau galima išmatuoti atstumą, o signalo pakartojamumas nekelia trikdžių skaičiavimuose.
Simuliacijų rezultatai parodė, kad šie kodai geba matuoti atstumus iki 2 375 kartų didesnius nei dabar naudojami sprendimai. Be to, jie padeda sumažinti laiko tarpą, reikalingą ryšiui užmegzti, vadinamą signalo blokavimo laiką. Tai ypač svarbu, nes misijose kiekviena sekundė gali būti lemtinga.
Tokiu būdu naujieji kodai ne tik padidina veikimo nuotolį, bet ir pagerina sistemos efektyvumą. Tai reiškia mažiau inžinerinių gudrybių, mažiau trikdžių ir paprastesnį visos ryšio grandinės valdymą.
Palyginimas su ankstesniais metodais
NASA nuo 1977 metų palaiko ryšį su „Voyager 1“, kuris šiuo metu yra už beveik 25 mlrd. kilometrų. Tai daroma naudojant sudėtingą kodų kombinaciją ir papildomus žemo dažnio signalus. Metodas veikia, tačiau jis reikalauja daug resursų, yra sudėtingas ir pažeidžiamas trikdžių.
Naujieji „Legendre“ kodai iš esmės supaprastina procesą. Užtenka vieno kodo, kad būtų užtikrinta pakankama tikslumo paklaida kritiniams manevrams. Tai leidžia greičiau aptikti klaidas ir efektyviau jas ištaisyti. Ilgalaikėse misijose, trunkančiose dešimtmečius, tokia skaidrumo savybė yra neįkainojama.
Elastingumas ir pritaikymo galimybės
Dar viena naujų kodų stiprybė yra jų lankstumas. Priklausomai nuo misijos poreikių, seką galima trumpinti arba ilginti. Jei svarbiausia greitai užmegzti ryšį, pasirenkamas trumpesnis kodas. Jei reikia milžiniško tikslumo, naudojama visa seka.
Tai reiškia, kad ši technologija gali būti naudinga tiek trumpoms mėnulio misijoms, tiek ilgoms kelionėms į Marsą ar net Jupiterio sistemą. Ypač daug vilčių siejama su būsimomis žmonių kelionėmis į Raudonąją planetą, kur signalų vėlavimai ir navigacijos klaidos kelia didelę riziką.
Tolesnėje perspektyvoje „Legendre“ kodai gali tapti būtinybe misijoms prie Saturno ar dar toliau. Tikslus ryšys užtikrins, kad įgulos būtų saugesnės, o tyrimų rezultatai patikimesni.
Kas laukia toliau?
Šiuo metu šios technologijos galimybės patikrintos tik kompiuterinėse simuliacijose. Mokslininkai planuoja laboratorinius bandymus su realia įranga, o vėliau pirmąsias kosmines misijas. Didžiausias išbandymas laukia kosmose, kur signalai turi įveikti elektromagnetinius trikdžius ir ekstremalias sąlygas.
Jeigu „Legendre“ kodai išlaikys šiuos testus, jie gali tapti nauju standartu kosmoso komunikacijoje ateinančiais dešimtmečiais. Tai būtų ne tik technologinis žingsnis pirmyn, bet ir naujas etapas žmonijos kelionėje į tolimąsias Visatos platybes.
Stulbinanti technologinė pažanga
Nauji navigaciniai kodai atveria galimybę sekti ir valdyti kosmines misijas su iki šiol neregėtu tikslumu. Vietoj kilometrinių paklaidų dabar galime kalbėti apie metrų tikslumą net šimtų milijonų kilometrų atstumu. Tokia pažanga leis saugiau vykdyti sudėtingus manevrus, planuoti žmonių keliones į Marsą bei kitas planetas ir užtikrinti, kad kosmoso tyrimai būtų dar efektyvesni.
Šis pasiekimas rodo, jog technologinė pažanga gali iš esmės pakeisti mūsų galimybes tyrinėti Saulės sistemą. Jei „Legendre“ kodai pasiteisins praktikoje, jie taps neatsiejama būsimų misijų dalimi, leidžiančia žmonijai dar drąsiau žengti į kosmosą.
