Fråga:
Hur kunde New Horizons dirigera data så exakt tillbaka till jorden?
user
2019-01-07 00:30:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Rumsonden New Horizons skickar tillbaka bilder av Ultima Thule, 6,4 miljarder kilometer bort.

Uteslutande som har en mycket stor kraft att skicka information tillbaka i en mycket stor vinkel, verkar det som om det är oöverkomligt att nivån på precisionen att skicka tillbaka denna information så att den kan fångas av en antenn på jorden svår att få. Hur gör NASA det?

Relaterat: det är standardförfarandet att underkyla mottagarna tillbaka på jorden, i frysar som är transparenta för våglängden som ska tas emot, för att drastiskt minska termiskt brus. De kan urskilja en mycket svag ankommande signal.
@EmilioMBumachar, en av de största sakerna vi har gjort för detekteringsnoggrannhet, är att ta reda på hur man kopplar ihop många radarskålar till stora matriser för att öka detektorns funktionella bländare. Grundläggande optik dikterar hur skarpt du kan fokusera beroende på kamerans bländare. Först då kan sensorerna tydligt "se" rymdfarkosten som överför data. Det finns också en hög grad av redundans i data för att utföra felkorrigering.
Glöm nya horisonter, vi får fortfarande data från Voyager 2, något som 119AU (~ 17,8 miljarder km) bort, skickat med 1970-talets teknik ... :-)
Ett svar:
asdfex
2019-01-07 00:56:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Högförstärkningsantennen i New Horizon som en öppningsvinkel på dess stråle på cirka 0,6 °. Det betyder att den måste pekas mot jorden med en felmarginal på 0,3 °. Som ett praktiskt exempel är det mer som att rikta en fackla (ficklampa) med en (väl fokuserad) stråle mot ett långt mål än att sikta med en liten laser fläck. För jämförelse är 0,6 ° något större än den uppenbara storleken på månen i våra himlar som är 0,5 ° tvärs över.

Antennen är fäst vid rymdfarkosten så att hela rymdproben måste rotera (det är anledningen till att det inte fanns någon direkt nedladdning av data under mötet med Pluto). Rotering åstadkommes av dess inbyggda thrusterar som kan användas för att justera rotation mycket exakt.

Nu är den enda återstående punkten att räkna ut var jorden var belägen. Lyckligtvis installerade någon ett starkt fyrljus relativt nära jorden (bättre känt som solen) som kan användas för att hitta det. Från Pluto är jorden högst 1,3 ° av till vardera sidan om solen.

New Horizons är utrustad med en stjärnspårare - i huvudsak en kamera som tar bilder av himlen och lite programvara som läser position och ljusstyrka stjärnor och jämför dem med en karta. Om det av någon anledning misslyckas med att rikta antennen mot jorden kan rymdproben byta till sin mindre medelstarka antenn som kan fungera även när du saknar jorden upp till 10 °. I huvudsak gör detta det möjligt att arbeta i ett rent Sun-tracking-läge utan att veta sondens exakta riktning.

Och som en sista säkerhetskopia finns det också en riktad antenn som kan ta emot kommandon under nästan alla förhållanden för att hjälpa rymdfarkosten att fungera igen. På grund av den låga förstärkningen kunde denna antenn endast användas under den inledande fasen av flygningen - efter att ha rest mer än några få AU är den mottagna signalen för svag för att vara användbar.

Förutom att betygsätta gyros och stjärnspårare är New Horizons också utrustad med ljusa fyrdetektorer, aka Sun-sensorer.
Jag tvivlar starkt på att omni är inom räckvidd längre.
@Joshua förefaller det inte Det låga förstärkningssystemet var endast avsett att användas inom 1AU. Medan det förmodligen fanns något utrymme att trycka på det med en kraftfullare sändare vid sitt aktuella avstånd eller ~ 44AU skulle en ökning med ~ 2000x behövas mot vid 1AU. Arecibo är en kraftfullare sändare än någon av NASAS normala radioteleskop, men det är inte * så * mycket kraftfullare. http://spaceflight101.com/newhorizons/spacecraft-overview/
Kanske, till förmån för lekläsare som inte är väl förtrogna med vinkelmått i praktiken, bör det noteras att 0,6 ° strålningsvinkeln är något _större_ i HN: s syn på himlen än fullmånen är på _ vår_ himmel. Så det är inte som att det behöver riktas med fantastisk precision som överstiger vad mänskliga ögon skulle kunna göra.
Även med en så tät fokusstråle som pekar mot solen skulle det ge täckning för att tas emot på jorden. Signalen skulle spridas omvänd med avståndets kvadrat och efter 6,3 miljarder km är det en hel del signalavtryck.
@Old_Fossil Endast under några dagar per år - för det mesta skulle jorden vara utanför strålen. Med antenner med hög förstärkning finns nästan ingen signal utanför den avsedda öppningsvinkeln, avfallet är mycket brant.
Kommentarer är inte för längre diskussion; den här konversationen har [flyttats till chatt] (https://chat.stackexchange.com/rooms/88023/discussion-on-answer-by-asdfex-how-was-new-horizons-able-to-direct-data- so-preci).


Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 4.0-licensen som det distribueras under.
Loading...