Mreža za daleke svemirske komunikacije

Ponedjeljak, 18. rujna 2006. u 07:53 sati

Zadnjih smo godina svjedoci intenzivnih istraživanja naših svemirskih susjeda pomoću svemirskih letjelica. Stižu nam prekrasne slike Mjeseca, impresivne slike s Marsa, kometa, asteroida, letjelice jure po Sunčevom sustavu i hvataju međuzvjezdanu prašinu, uzimaju uzorke sa asteroida i kometa i donose ih na Zemlju, voze slalom u Saturnovom sustavu prstena i satelita i šalju nam do sada neviđene snimke krasota, spuštaju se na strane svjetove poput Titana i šalju prve slike i mjerenja atmosfere, roboti se kotrljaju i bruse, buše i prevrću kamenje po Marsu… Ima ih posvuda. A, jeste li se ikada zapitali što nam omogućuje da primamo te podatke koje nam naši mehaničko-elektronički izaslanici svakodnevno bez prestanka šalju? Vjerojatno samo rijetki.


ESA-ina ESOC antena New Norcia (Australija)

Današnje komunikacijsko doba u kojemu smo okruženi mobitelima i računalima, bežičnim mrežama i sličnim komunikacijskim blagodatima, većina uzima zdravo za gotovo. To je tako i dok god radi, uopće nas ne zanima kako to funkcionira. Napredak komunikacijske tehnologije toliko je otišao daleko da nema dana, a da ne vidimo nešto novo što nam je stiglo iz (relativno) dalekog svemira. Ništa od toga ne bi bilo moguće da znanstvenici nisu pripremili teren za tako nešto. Čarobna riječ je DSN - Deep Space Network, mreža za daleke svemirske komunikacije. Ta nam mreža omogućava da komuniciramo s našim malim prijateljima koje smo poslali u negostoljubivi svemir da za nas istražuju i šalju nam veličanstvena otkrića, iz dana u dan. Svaka od tih letjelica ili robota, sa sobom nosi sustav za telekomunikaciju. Bez njega su beskorisne, gluhe i slijepe.


NASA-ina DSN antena u Madridu (Španjolska)

Svaki takav sustav je opremljen antenom i primopredajnikom pomoću kojih nam šalje i od nas prima informacije. No, kako su ograničeni veličinom i izvorom električne energije, razumljivo je da ne mogu imati beskonačno goriva, bilo da se napajaju električnom energijom putem solarnih panela u obliku ploča s fotoelektričnim elementima ili sa sobom nose prave male nuklearne generatore. Osim sustava za telekomunikaciju, opremljene su i kamerama, te mnoštvom znanstvenih instrumenata za razna mjerenja i aktivnosti, ovisno što im je zadatak i za što su namijenjene i konstruirane. Svaki takav instrument ili uređaj je potrošač energije pa zbog toga ne dolazi u obzir rasipanje energije na način kako smo navikli ovdje na Zemlji. Zato je i predajnik putem kojega svemirska letjelica ili robot na Marsu šalje prikupljene podatke, prilagođen da funkcionira s malom potrošnjom električne energije.

Dakle, signali koje oni odašilju su vrlo male snage. Kako bi se ti signali što efikasnije poslali, koriste se posebno konstruirane antene. To su oni "tanjuri" kojima je opremljena svaka od tih letjelica. Oni su u stvari visokousmjerene antene koje su u stanju slabašan signal koji šalju, reda veličine nekoliko desetaka wata, precizno usmjeriti prema svom matičnom planetu – prema Zemlji. Na taj se način postiže vrlo visoka iskoristivost jer se jako malo energije rasipa u okolni prostor. A, što je drugo taj signal koji šalju nego energija. I unatoč tome, signali koji dolaze do Zemlje toliko oslabe da ih se mora primati s vrlo velikim antenama koje su u stanju detektirati tako slabu energiju i dovesti ju u posebna pojačala gdje se ti signali pojačavaju do razine upotrebljivosti za daljnju obradu. Da bismo nekako to pojasnili, evo primjer kako to izgleda.


Voyager 2, Zemljin emisar koji je otišao najdalje, napustio je Sunčev sustav i otišao u međuzvjezdani prostor

"Voyager 1" je najudaljenija međuplanetarna letjelica koju je čovjek poslao u svemir. Lansiran je 05. rujna 1977. godine i još uvijek savršeno funkcionira. On se nikada više neće vratiti na Zemlju, a ni u Sunčev sustav. Otišao je toliko daleko da je, u trenutku pisanja ovoga teksta od Zemlje udaljen 14 milijardi i 821 milijuna kilometara i leti brzinom od 39,51 kilometara u sekundi. Radio signal od njega putuje brzinom svjetlosti, 300 tisuća kilometara u sekundi i potrebno mu je gotovo 14 sati da dođe do nas na Zemlju.

"Voyager 1" ima radio predajnik snage 20 wata. Tijekom svoga puta, signal do Zemlje dođe toliko oslabljen da je to teško pojmiti. Njegova snaga je čak 20 milijardi puta manja od snage koju ima baterija na ručnome digitalnom satu! Da bi se tako slabašan signal mogao primiti, potrebno ga je uhvatiti pomoću sustava kakav je DSN – mreža za daleke svemirske komunikacije. Njega čine tanjuraste parabolične antene promjera 34 metara, koje su smještene u Kaliforniji (Goldstone), Španjolskoj (Madrid) i Australiji (Canberra). One su jezgra cijele DSN mreže i uz pomoć nekoliko manjih antena cilj im je održavati neprekinutu komunikaciju sa svemirskim letjelicama u cijelome Sunčevom sustavu. Kako je broj takvih letjelica već prilično velik, a sve one šalju podatke koje su prikupile, pomalo je nastala gužva u komunikacijskim kanalima. Stoga je i ESA, Europska svemirska agencija, oformila svoju mrežu, Europski centar za svemirske operacije – ESOC, European Space Operation Centre, koji se nalazi u Darmstadtu u Njemačkoj.


NASA-ina DSN antena u Canberri (Australija)

Ona se sastoji od antena postavljenih diljem našeg planeta: Švedskoj (Kiruna), Francuskoj Gvajani (Kourou), Australiji (New Norcia i Perth), Belgiji (Redu), Španjolskoj (Villafranca, Cebreros i Maspalomas) i Keniji (Malindi). Svim se tim mrežama koriste i ostale svemirske agencije koje imaju svoje letjelice u Sunčevom sustavu, američka NASA, europska ESA i japanska JAXA. Kako vidimo, ništa nije prepušteno slučaju. Skupe letjelice su dijelovi također skupih projekata i ne smije se dogoditi da se neprocjenjivi i vrijedni podaci koje oni sakupe, izgube zbog nemogućnosti njihovog primanja. To si znanstvenici ne mogu dozvoliti.

Zato se signali prate i s više antena istovremeno, a svi se podaci pohranjuju pomoću sustava koji također na više mjesta istovremeno bilježe sve što dođe do antena mreže za daleke svemirske komunikacije. Tek pošto se podaci sigurno pohrane, postaju dostupni za obradu i daljnje istraživanje, koje nerijetko potraje i godinama nakon toga. I zato je znanost toliko skupa, ali i vrijedna ulaganja u nju. I zato kad god uključite svoj satelitski prijemnik, sjetite se da program koji pratite, dolazi sa satelita koji se nalazi u geostacionarnoj orbiti na visini od 36 tisuća kilometara iznad vaše glave. Njega ne bi bilo da nije znanosti i ljudske znatiželje za istraživanjem svemira.

Više o svemu možete pročitati na ovim mjestima:

Voyager Weekly Reports,
Deep Space Network Home Page,
ESA - ESOC Home Page

Želite li razgovarati o tome, zavirite u AstroForum i pridružite se astronomskoj zajednici, sigurno ćete pronaći nekoga s kime možete raspravljati o onome što vas zanima.