La comunicación en el espacio profundo es un tipo de comunicación por radio con naves espaciales ubicadas a una distancia considerable de la Tierra. La comunicación en el espacio profundo se complica por la atenuación significativa de la señal debido a la dispersión en el espacio, el cambio de frecuencia Doppler, así como los retrasos significativos causados por la velocidad finita de las ondas de radio (ver velocidad de la luz ).
La transmisión de una señal a una nave espacial se asocia con menos dificultades, ya que la potencia de la señal transmitida desde la Tierra es prácticamente ilimitada, no hay interferencias electromagnéticas creadas por el hombre en el espacio profundo y el fondo natural de emisión de radio es muy débil. lo que hace posible equipar naves espaciales con receptores ultrasensibles.
Un gran problema es la transmisión de señales de la nave espacial a la Tierra, ya que las capacidades energéticas de los equipos a bordo están limitadas, en el mejor de los casos, a cientos de vatios, y en la zona de antenas receptoras en tierra, el nivel de personal. la interferencia electromagnética realizada es alta, lo que no permite aumentar la sensibilidad de los receptores. Este problema se resuelve parcialmente mediante el uso de antenas parabólicas de dirección estrecha y el análisis de correlación de la señal recibida en computadoras de alta velocidad. El hecho es que la probabilidad de que dos antenas del rango de ondas ultracortas, distantes a distancias de varios miles de kilómetros, reciban la misma señal de origen terrestre es extremadamente pequeña, ya que las ondas ultracortas se propagan solo en la línea de zona de vista. Al mismo tiempo, la señal de la nave espacial actuará en ambas antenas de la misma manera. Así, el resultado de la convolución de las señales recibidas por dos antenas será exactamente la señal de la nave espacial (o la emisión de radio del Universo, que es más débil y tiene un carácter incoherente).
Es conveniente utilizar satélites de retransmisión para comunicaciones en el espacio profundo. Están ubicados bastante lejos de la Tierra y prácticamente no están sujetos a interferencias hechas por el hombre. Además, la atmósfera de la Tierra no atenúa la señal de una nave espacial distante.
Sin embargo, a pesar de las medidas tomadas y los enormes costos de su implementación, la velocidad de recepción de datos de naves espaciales remotas es muy baja, de unos pocos a decenas de kilobits por segundo. Sin embargo, incluso una velocidad tan baja permite obtener valiosa información científica.
Dado que las antenas de dirección estrecha se utilizan para las comunicaciones en el espacio profundo, es necesario mantener estrictamente la orientación de la nave espacial con respecto a la Tierra. Para ello, los dispositivos están equipados con sistemas de orientación autónomos, independientes de las señales de radio. La mayoría de las veces: orientación mediante sensores ópticos con filtros de banda estrecha que responden a la radiación del Sol y estrellas brillantes ( Canopus , Sirius ). Dado que el ancho del haz de ondas de radio de un aparato, incluso en la región de Saturno, ya es significativamente mayor que el diámetro de la órbita de la Tierra, no se requiere "apuntar" con precisión a la Tierra; basta con transmitir una señal en la dirección del sol.
La estación interplanetaria automática estadounidense Voyager 1 , lanzada el 5 de septiembre de 1977, es el objeto espacial más lejano con el que se mantiene contacto por radio. La distancia que voló a finales de 2010 es de más de 17 mil millones de km [1] [2] . La señal de radio recorre esta distancia en más de 16 horas. Para recibir señales de radio de él, se utiliza la Red de comunicaciones del espacio profundo de la NASA .
La ITU ha asignado varias bandas de frecuencia para su uso en comunicaciones de radio con naves espaciales, dependiendo de la distancia (convencionalmente se considera comunicación de largo alcance la comunicación con vehículos ubicados a distancias de más de 2 millones de kilómetros de la Tierra) [3] .
Rango de frecuencia en MHz| Designacion | Espacio profundo (más de 2 millones de km de la Tierra) | Espacio cercano (a menos de 2 millones de km de la Tierra) | ||
|---|---|---|---|---|
| De la Tierra al espacio | Del aparato a la tierra | De la Tierra al espacio | Del aparato a la tierra | |
| banda S | 2110-2120 | 2290-2300 | 2025-2110 | 2200-2290 |
| banda X | 7145-7190 | 8400-8450 | 7190-7235 | 8450-8500 |
| banda K | * | * | * | 25500-27000 |
| K a -rango | 34200-34700 | 31800-32300 | * | * |
El símbolo "*" denota combinaciones no compatibles con la Red de espacio profundo de la NASA .
Comunicaciones de radio espacial