Kommunikáció a Mars kutató űreszközökkel.

Idén nagy erőkkel támadtuk a Marsot, komoly sikerek születtek a bolygó kutatásában, de arról kevés szó esik hogyan tartjuk a kapcsolatot ezekkel az eszközökkel.

Miért pont most?

A jelenlegi technikai színvonalon csak az úgynevezett indítási ablakokban vagyunk képesek gazdaságosan eljuttatni szondáinkat a Marshoz. Amikor a Föld és a Mars relatív helyzete éppen előnyös a legkisebb energiát igénylő Hohmann-pályához. Az indítási ablakok 2,135 évenként, vagyis 26 hónaponként követik egymást. A legutóbbi ablakot használta ki a nem régen érkezett 3 egység is.

Hogyan tartjuk a kapcsolatot ezekkel az eszközökkel? Az elsődleges kapcsolattartó az un. DSN, azaz: "Deep Space Network" hálózat, amit a NASA üzemeltet. A mélyűr a sci-fiben valahol a Naprendszeren kívül kezdődik, a valóságban nekünk a Holdon túli területek már annak számítanak, hiszen pl. a Voyager szondákkal is komoly erőfeszítés kommunikálni, mivel egyre több és nagyobb antennát kell összekapcsolni a megfelelő jelminőség érdekében, pedig csak pár éve léptek ki a Naprendszerből.

Deep Space Network

A DSN előfutára 1958 januárjában kezdett üzemelni, amikor az amerikai hadsereg hordozható rádiókövető állomásokat telepített Kaliforniába, Nigériába és Szingapúrba, hogy az első sikeres amerikai műhold, az Explorer 1 telemetria adatait fogni tudja. Nem sokkal azután, 1958. december 3-án az újonnan létrejött amerikai űrprogram keretében elkezdték kiépíteni a DSN hálózatot, hogy kommunikálni tudjanak a szaporodó küldetésekkel. 1963 óta folyamatosan működik, és biztosítja az űreszközökkel való kapcsolatot a NASA és a nemzetközi missziók számára, olyan történelmi eseményeket is támogatva, mint az Apollo program és a Voyager szondákkal való kapcsolat. Természetesen a Szovjetuniónak is volt hasonló hálózata.

A NASA Deep Space Network hálózatának három állomása a Föld három különböző pontján van, körülbelül 120 fokra egymástól, ezért valamelyik mindig látja a Marsot.

A Goldstone-i állomáson 5 nagy méretű parabolaantenna található. Ezekkel akár egyszerre 30 űrjárművel tudják tartani a kapcsolatot. Az antennák hasonlóan működnek, mint egy otthoni parabolaantenna, csak a jel sokkal távolabbról jön, ezért nagyobb méretek szükségesek. A legnagyobb, 70 méter átmérőjű antennát a legtávolabbi űrmissziókkal való kapcsolattartásra használják, de természetesen nem csak venni kell a jelet, hanem nagy teljesítményű adókkal parancsokat is kell továbbítani a szondáknak. Az állomás tervezésénél egyik fő szempont volt az ember által előidézett rádiózaj elkerülése, ezért Mojave-sivatagot választották helyszínül, ami távol esik minden zavaró tevékenységtől (lenti kép).

A Madrid melletti komplexum 8 darab antennával rendelkezik (nyitókép), ebből a DSS-63 jelű a legnagyobb 70 méter átmérővel. Csak a méretek érzékeltetése miatt: a súlya 8000 tonna és a visszaverő felülete 4180 négyzetméter.

A camberrai állomás öt nagy antennát használ, túlterhelt időszakokban még bekapcsolódik a munkába az Új-Dél-Wales központjában lévő Parkes-rádióteleszkóp is, de ez csak vételre alkalmas. Ha nem szükséges semmivel kommunikálni, akkor az állomásokon lévő antennákat rádióteleszkópként használják csillagászati kutatásokhoz. Sokáig 63 méter átmérőjűek voltak a legnagyobb antennák minden állomáson, de a Voyager szondákkal való kapcsolattartás miatt mindegyiket 70 méteresre alakították át. Az antennák fókuszában mézer alapú mikrohullámú erősítők dolgoznak folyékony héliumban, a saját zaj minimálisra csökkentése érdekében.

A lenti képen online követhetjük, hogy melyik antenna kommunikál éppen.

Nézzük a frissen érkezett Perseverance Marsjáróval hogyan lehet kapcsolatba lépni. Bal oldalon a 400 MHz-es UHF antenna a 2006 óta a Mars körül keringő "Mars Reconnaissance Orbiter" szondával tud kommunikálni 2 mbit/sec adatsebességgel. Ez a legjobb kapcsolat, mert a szonda 1000 wattos napelemei bőven biztosítanak energiát a Földdel való adatcserére. A nagy nyereségű antenna (kamera egység alatt) közvetlenül a Földdel tud komunikálni, a 34 méteres parabolával 160 bit/sec adás és 500 bit/sec vétel üzemmódban, a 70 méteressel ez az érték 800/3000-re módosul. A kis nyereségű antennával (középen) főleg csak vezérlő parancsokat vesz a jármű, de adásra is képes. Mivel ez nem irányérzékeny, ezért bármilyen pozícióban használható, de nagyon kicsi adatsebességgel. Kissé bonyolítja a helyzetet az a tény, hogy a bolygók állásától függően, akár 12 percig is eltarthat, amíg a jelek a Földre érnek.

Az Egyesült Arab Emírségek Mars-misszióját is teljes egészében a DSN követi, de Kínának saját hálózata van - bár az Európai Űrügynökség is besegít nekik.

Kínai hálózat

A kínai követőrendszer zászlóshajója a GRAS-4 70 méter átmérőjű antenna Tianjinban, amit 2018-ban kezdtek el építeni. A lenti képen láthatjuk félkész állapotban. Ezen kívül Miyunban található egy 50 és egy 40 méteres antenna, valamint a kunmingi 40 méteres antenna kíséri még a küldetést.

Kínán kívül Argentínában van még egy 16 méteres tányér. 2014-ben a két ország megállapodást írt alá, amely lehetővé teszi Kínának, hogy Dél-Amerikában földi állomást telepítsen. Az állomást Argentína Neuquen tartományában építették (lenti kép), egy 50 millió dolláros beruházás eredményeképpen. A létesítményt 2017-ben adták át, és rögtön be is kapcsolódott a kínai Hold-kutatási programba.

 Argentínában egyébként az Európai Űrügynökségnek is van egy saját bázisa.

Források: mars.nasa.gov, hu.qaz.wiki, computerworld.hu, űrvilág.hu, wikimedia.org, reuters.com