เหตุใดจึงใช้เวลานานในการส่งภาพจากนิวฮอริซอนสู่โลก

48

ฉันเพิ่งได้รับข่าวว่ายานสำรวจอวกาศNew Horizonsได้ผ่านดาวเคราะห์ระยะไกลบนขอบของระบบสุริยะ

ฉันประหลาดใจที่คนจากนาซ่าบอกว่าอาจใช้เวลา 24 เดือนในการถ่ายภาพดาวเคราะห์ดวงนั้น

ระบบสุริยะไม่ใหญ่ใช่ไหม? มันช้าเพราะการส่งสัญญาณช้าใช่ไหม? แต่ทำไมการรับส่งถึงช้ามาก?

solar-system data-analysis nasa

9

คำถามหมายถึง "ภาพถ่าย" ราวกับว่ามีเพียงภาพเดียว นิวฮอริซอนส์จับภาพหลายภาพในช่วงเวลาสั้น ๆ และยังบันทึกข้อมูลที่ไม่ใช่ภาพจำนวนมากเช่นกัน ในหลาย ๆ บทความนิวฮอไรซันส์ควรมีการจับภาพ 900 ภาพความละเอียดสูงโดยมีข้อมูลทั้งหมด 50 กิกะไบต์

— David Hammen

20

The solar system is not that big, right?ระบบสุริยะนั้นใหญ่มาก นี่คือภาพของโลกที่นำมาจากวงโคจรของเนปจูน (โดยประมาณ) คุณหาเราเจอ มีเราอยู่ ตามที่ NASA Earth ไม่ได้เป็นพิกเซลเต็มรูปแบบในภาพต้นฉบับ แต่ค่อนข้าง12%ของพิกเซลหนึ่ง (แถบสีโดยโดยเป็นเลนส์พลุ) แม้ในมุมมองแคบ มุมกว้างจะเลวร้ายยิ่ง

— Draco18s

3

@Fattie ฉันไม่คุ้นเคยอย่างมากกับการออกแบบของโพรบนี้ แต่ในฐานะคนที่ออกแบบอุปกรณ์ RF ฉันจะตกใจถ้าขนาดเสาอากาศมีส่วนเกี่ยวข้องกับมัน ฉันสงสัยว่าขนาดเสาอากาศจะใกล้เคียงกับช่วงความถี่ที่เหมาะสมที่สุด ความยาวเสาอากาศที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ 8 GHz นั้นค่อนข้างเล็ก พลังงานการส่งที่มีอยู่และระยะทางที่การส่งต้องเกิดขึ้นโดยไม่มีข้อผิดพลาดเป็นสาเหตุของอัตราบิตต่ำ

— reirab

6

"ระบบสุริยะไม่ใหญ่ใช่มั้ย" มันใหญ่พอที่แสงจะใช้เวลา7 นาทีในการเข้าถึงเราจากดวงอาทิตย์บนเส้นทางตรงและเราเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ชั้นใน หากแฟลชจากสายฟ้ามาถึงคุณใน 7 นาทีฟ้าร้องจะใช้เวลา 11.6 ปีกว่าจะถึงคุณ มันอาจจะเล็กเมื่อเทียบกับกาแลคซีหรือโครงสร้างที่ใหญ่กว่า แต่ในเครื่องชั่งขนาดมนุษย์ (ซึ่งเป็นสิ่งที่คุณคิดถ้าคุณกำลังพูดถึงเวลาส่งสัญญาณแบนด์วิดท์ ฯลฯ ) มันมีขนาดใหญ่มาก

— jpmc26

8

เพราะมันถูกส่งผ่านออสเตรเลียและความเร็วอินเทอร์เน็ตของออสเตรเลียนั้นแย่

— Andrew Grimm

68

นิวฮอริซอนส์เพิ่งผ่านKuiper Belt Object (KBO) 2014 MU69หรือที่เรียกว่า Ultima Thule KBOs ก่อตัวเป็นแถบดาวเคราะห์น้อย (แถบไคเปอร์) จากวงโคจรของเนปจูนออกไปและดาวพลูโตเป็นสมาชิกที่ใหญ่ที่สุดในแถบนั้น ในระหว่างการเผชิญหน้ากับ Ultima Thule เครื่องมือทั้ง 7 ของนิวฮอริซอนส์กำลังรวบรวมข้อมูล (แม้ว่าจะไม่ใช่ทั้งหมดในเวลาเดียวกัน) และคาดว่าข้อมูลทั้งหมดที่เก็บรวบรวมนั้นจะอยู่ที่ประมาณ 50 กิกาบิตของข้อมูล (เทียบกับ 55 กิกาบิตของข้อมูล การพบพลูโตในปี 2558)

ตั้งแต่นิวฮอริซอนห่างออกไปอีกประมาณหนึ่งพันล้านไมล์มากกว่าพลูโตและอีกสามปีผ่านไปมีพลังน้อยกว่าสำหรับตัวส่งสัญญาณ (เล็ก) และสัญญาณอ่อนกว่ามาก อัตราบิตประมาณ 1,000 บิตต่อวินาทีดังนั้น 50 กิกะบิตในการส่งข้อมูลนี้จะใช้เวลา 50e9 บิต / 1,000 บิตต่อวินาที = 50,000,000 วินาทีหรือประมาณ 579 วัน การแปลง (ประมาณ) เป็นเดือนโดยหารด้วย 365.25 และคูณด้วย 12 แสดงว่าจะใช้เวลาประมาณ 19-20 เดือนในการส่งทุกอย่างกลับมา ภาพแรกที่ความละเอียดประมาณ 300 เมตรต่อพิกเซลและควรได้รับประมาณ 100 พิกเซลในช่วง 30 กม. KBO ในวันที่ 2019 ม.ค. 1 ภาพความละเอียดสูงเป็นอันดับสองที่มีประมาณ 300 พิกเซลทั่ว KBO คาดว่าจะดาวน์โหลดได้ในปี 2019 ม.ค. 2 . จะมีการแถลงข่าวในปี 2019 ม.ค. 2 เมื่อภาพเหล่านี้ถึงกำหนดที่จะนำออกฉายและแสดงเอมิลี่ลักดาวาลลาของดาวเคราะห์สังคมรายการบล็อก )

หลังจากดาวน์โหลดข้อมูลเริ่มต้นพวกเขาคาดว่าจะทำการวิเคราะห์บางอย่างเพื่อดูว่ารูปภาพใดมีข้อมูลที่ดีที่สุดในปี 2014 MU69 ในกรอบ เมื่อพิจารณาถึงความไม่แน่นอนในตำแหน่ง 2014 MU69 และความเร็วสูงของการเผชิญหน้าพวกเขาจึงต้องถ่ายภาพแถบและไม่ทั้งหมดจะมีเป้าหมาย ข้อมูลเหล่านี้จะถูกจัดลำดับความสำคัญใน downlink เพื่อให้พวกเขามาถึงพื้นดินก่อนและสามารถวิเคราะห์ก่อน

ดังที่ได้กล่าวไว้โดย @ luis-g นอกจากนี้ยังมีการเชื่อมโยงพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งจะทำให้เกิดระยะเวลา 5 วัน (อ้างอิงจาก PI Alan Stern ในการแถลงข่าวในปี 2019 3 มกราคม) เมื่อไม่สามารถรับข้อมูลได้ เราคาดว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นอีกครั้งในเดือนมกราคม 2563 แต่ประมาณนี้ 10 วันไม่ได้สร้างความแตกต่างอย่างมากกับเวลาที่ถูกครอบงำโดยความอ่อนแอของสัญญาณที่ได้รับหลังจากการส่ง 15W เดินทาง ~ 4 พันล้านไมล์และตกเนื่องจากกฎหมายตารางผกผันบิตเรตต่ำที่สอดคล้องกันที่ได้รับอนุญาต จำเป็นต้องมีการถอดรหัสข้อมูลที่ส่งและปริมาณข้อมูลที่จะถ่ายโอน

— astrosnapper
แหล่งที่มา

16

สองจุดเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับการหน่วงเวลาเริ่มต้น: 1. มันอยู่ห่างออกไปหกชั่วโมงแสงดังนั้นจึงมีความล่าช้าขั้นต่ำนั้น 2. ฟ้าใหม่ไม่สามารถชี้เครื่องมือไปที่เป้าหมายและเสาอากาศของมันที่โลกในเวลาเดียวกันดังนั้นการส่งผ่านของ ข้อมูลต้องรอจนกระทั่งการรวบรวมข้อมูลเสร็จสิ้น

— Steve Linton

4

@UKMonkey - โพรบห้วงอวกาศของนาซ่าใช้ S band, X band หรือ Ka band ซึ่งทั้งหมดอยู่ในช่วงกิกะเฮิร์ตซ์ นิวฮอริซอนส์ใช้แบนด์ X สำหรับดาวน์ลิงก์ 8.4 GHz

— David Hammen

6

@UKMonkey: คำตอบนั้นระบุเหตุผล: มีพลังงานน้อยลงสำหรับตัวส่งสัญญาณ (เล็ก) และสัญญาณอ่อนแอกว่ามาก คุณสามารถอ่านความจุของช่องสัญญาณเพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมสัญญาณที่อยู่เหนือพื้นเสียงรบกวนนั้นให้ความจุน้อยกว่าสัญญาณที่แรงกว่า

— chirlu

7

@UKMonkey - ไม่มีแบตเตอรี่ที่ต้องการการชาร์จ (มันสามารถประจุได้อย่างไรเซลล์สุริยะนั้นไร้ประโยชน์มากไปกว่าดาวพฤหัสและนิวฮอริซอนนั้นไกลเกินกว่าดาวพฤหัส) นิวฮอริซันใหม่มีเครื่องกำเนิดความร้อนด้วยไอโซโทปรังสี (RTG)

— David Hammen

2

@UKMonkey - ดูคำตอบของ The_Sympathizerซึ่งจะมีรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับสาเหตุ นิวฮอริซอนส์ใช้การมอดูเลตแบบปรับเปลี่ยนเฟส โพรบจะต้องลดอัตราการส่งข้อมูลเมื่ออัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนลดลงเพื่อให้แน่ใจว่าระบบภาคพื้นดินตรวจจับการเปลี่ยนเฟสอย่างถูกต้องและมีความน่าจะเป็นสูงพอสมควร ในขณะที่ระบบภาคพื้นดินสามารถจัดการกับอัตราความผิดพลาดได้เล็กน้อย แต่อัตราความผิดพลาดที่สูงเกินไปส่งผลให้สูญเสียการซิงค์เฟรม (ต้องมีการโยนเฟรมข้อมูล) และอัตราความผิดพลาดที่สูงขึ้นหมายถึงการสูญเสียบิตซิงค์

— David Hammen

46

คำตอบอื่น ๆ ที่กล่าวถึงมัน แต่นี้จะช่วยให้บิตทฤษฎีมากขึ้นเป็นไปทำไม

มันมีประสิทธิภาพด้วยเหตุผลเดียวกับที่โทรศัพท์หรือ Wi-Fi ของคุณทำงานได้ไม่ดีและช้าลงเมื่ออยู่ไกลจากฮอตสปอตหรือไม่สามารถเข้าสู่หอเซลล์ได้อย่างชัดเจนหรือที่รู้จักกันทั่วไปว่ามีน้อย บาร์ ": สัญญาณอ่อนลงและเป็นผลให้อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน (SNR) ลดลง

ซึ่งหมายความว่าอัตราความผิดพลาด - ความล้มเหลวในการส่งบิตสำเร็จและได้รับอย่างถูกต้องที่ผู้ส่ง - ขึ้นเพราะมีความเป็นไปได้มากกว่าที่ความผันผวนบางอย่างเช่นแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุเช่นดวงดาวและปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์หรือ แม้แต่ความผันผวนของความร้อนภายในอุปกรณ์ที่รับก็สามารถนำมาใช้แทนข้อมูลได้

ดังนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าบิตที่ทำสำเร็จจะต้องส่งสัญญาณเป็นระยะเวลานานขึ้นเพื่อให้สามารถแยกความแตกต่างได้ชัดเจนยิ่งขึ้นกว่าพื้นหลังที่มีเสียงดังและจะไม่พลิกผิด ยิ่ง SNR ยิ่งแย่เท่าไหร่คุณก็ยิ่งต้องทำการถ่ายทอดให้นานขึ้นเท่านั้น อีกวิธีที่จะบอกว่าเมื่อคุณมีพื้นหลังที่มีเสียงดังและคุณเปิดเครื่องส่งสัญญาณมันจะสร้างอคติทางสถิติในความผันผวนของเสียงเมื่อการส่งสัญญาณของมันถูกทับลงบนพวกเขาเช่นวางรูปแบบไซนัสที่ด้านบน

ในระดับที่ต่ำมากอคติทางสถิตินี้มีขนาดเล็กมากและต้องใช้เวลาในการสุ่มตัวอย่างนานในการรวบรวมข้อมูลเพียงพอที่จะแซวมันด้วยความน่าจะเป็นสูงและเนื่องจากคุณไม่รู้ว่าข้อมูลใดมาถึงคุณโดยการกำหนดคุณต้องการสิ่งที่คุณ กำลังพยายามหยอกล้อให้สามารถคาดเดาได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ตลอดเวลาและดังนั้นคุณต้องส่งสัญญาณประเภทหนึ่งโดยเฉพาะในช่วงเวลานั้นและไม่สลับระหว่างบิต จำกัด อัตราบิตให้เท่ากับเวลานั้น

ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าทฤษฎีบทของแชนนอน - ฮาร์ทลี่ย์วิเคราะห์สิ่งนี้อย่างแม่นยำและให้ขอบเขตที่แน่นอนว่าคุณสามารถส่งข้อมูลได้อย่างรวดเร็วเพียงใดและยังคงได้ยินได้อย่างน่าเชื่อถือในระดับเสียงที่สัมพันธ์กับความแรงของสัญญาณ

เพื่อความเข้าใจของเครื่องชั่งเชิงพื้นที่เกี่ยวข้องกับที่นี่และทำให้ว่าสิ่งหนึ่งที่ขึ้นกับ: โทรศัพท์ของคุณมีการจัดการกับหอโทรศัพท์มือถืออาจจะ 10 กม. ออกไป ... แต่ที่นี่ฟิวส์ได้อย่างง่ายดายกว่า 6000 Gm ออกไป (ที่ 6000 พันล้านเมตร ดังนั้นอีก 600 ล้านครั้ง) และโดยธรรมชาติแล้วเราต้องการเสาอากาศที่มีขนาดใหญ่มากและเนื่องจากความกังวลที่กล่าวถึงเพียงอัตราการส่งข้อมูลจะถูก จำกัด ดังที่กล่าวไว้ประมาณ 1 kbit / s ใช้เวลาเต็มมิลลิวินาทีสำหรับทุกบิตเมื่อเทียบกับ โทรศัพท์ของคุณที่หลาย Mbit / s หรือมากกว่า

หากต้องการ downlink รูปภาพที่ไม่มีการบีบอัดขนาด 8 บิต (greyscale) ขนาด 640x480 ที่อัตรา 1 kbit / s จะใช้ขนาด 640 * 480 * 8/1000 ~ 2500 s หรือ 2.5 ks (กิโลกรัม) รูปภาพ 4K UHD จะใช้เวลา 3840 * 2160 * 8 / 1,000 ~ 66 ks เพื่อ downlink หรือส่วนที่ดีกว่าของวัน (86.4 ks) เปรียบเทียบกับการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตความเร็วสูงในประเทศของคุณที่มีการสตรีมวิดีโอ 4K (สูงสุด 60 เฟรมต่อวินาทีเพื่อให้เร็วขึ้นสี่ล้านเท่า) ลงได้อย่างง่ายดาย (เพิ่มหมายเหตุ: ตามที่ระบุไว้ในความคิดเห็นการเปรียบเทียบครั้งล่าสุดนี้อาจไม่ถูกต้องทั้งหมดเนื่องจากมีการบีบอัด (สูญเสีย) จำนวนมากในสตรีม 4K "ของจริง" หรือสตรีมวิดีโออินเทอร์เน็ตใด ๆ สำหรับเรื่องนั้นซึ่งไม่สามารถยอมรับได้ ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่มีความเที่ยงตรงสูงซึ่งสามารถใช้การบีบอัดแบบไม่สูญเสียข้อมูลที่ดีที่สุดเท่านั้นเพื่อไม่ให้เกิดข้อผิดพลาดที่ไม่จำเป็น

แม้ว่าจะไม่มีการบีบอัด แต่การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต 100 Mbit / s ของคุณจะยังคงสามารถ downlink ได้ประมาณ 1-2 เฟรมของวิดีโอต่อวินาทีซึ่งยังพอที่จะรับรู้สิ่งที่เข้าใจได้เนื่องจากการเคลื่อนไหวแม้จะช้าและเพิ่มขึ้นอย่างมาก สูงกว่าอัตราข้อมูลที่ทำได้มากกว่าหนึ่งเฟรมต่อวัน)

นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลที่การสำรวจของดาวอังคารจะได้รับการช่วยเหลืออย่างมีนัยสำคัญและได้รับการเสนอให้ใช้หุ่นยนต์ทางไกลเสมือนจริงที่ควบคุมจากฐานมนุษย์ใกล้ ๆ แต่ในวงโคจรของดาวเคราะห์

เพิ่ม: แม่นยำยิ่งขึ้นระยะทางไปยังปี 2014 หมู่₆₉อยู่ที่ประมาณ 6600 Gm

— The_Sympathizer
แหล่งที่มา

6

นี่คือคำตอบที่แท้จริงสำหรับคำถามนี้ รายละเอียด: เมื่อ SNR สูงขึ้นสัญญาณของคุณก็จะดีขึ้น คุณสับสนว่าในส่วนแรกของคำตอบของคุณ

— AtmosphericPrisonEscape

@AtmosphericPrisonEscape: ใช่แน่นอน ขอบคุณสำหรับการจับที่ แก้ไขแล้ว.

— The_Sympathizer

1

อาจช่วยได้ว่าNew Horizo nsใช้การปรับเปลี่ยนเฟสเพื่อปรับสัญญาณข้อมูลดิจิทัลบนคลื่นพาหะ สำหรับอัตราข้อมูลคงที่ความน่าจะเป็นที่ระบบภาคพื้นดินจะตรวจจับการเลื่อนเฟสเพิ่มขึ้นอย่างไม่ถูกต้องเมื่อ SNR ลดลง สำหรับ SNR คงที่ความน่าจะเป็นที่ระบบพื้นตรวจจับการเปลี่ยนเฟสลดลงอย่างไม่ถูกต้องเนื่องจากอัตราข้อมูลลดลง อัตราความผิดพลาดบิตต้องต่ำพอที่จะทำให้ข้อมูลที่ได้รับนั้นไร้ประโยชน์หรือไม่ได้รับเลยเนื่องจากการสูญเสียการซิงค์เฟรมหรือแย่กว่านั้นคือการสูญเสียบิตซิงค์

— David Hammen

2

การเปรียบเทียบกับการสตรีมวิดีโอ 4K นั้นทำให้เข้าใจผิดเนื่องจากถูกบีบอัดอย่างหนัก ความเร็วต่ำกว่า 20 mbps ไม่ใช่≈4gbpsที่คุณต้องการ (3840 * 2160 * 8 * 60) (หรือมากกว่าเช่น 18gbps เนื่องจากมักเป็นสี 12 บิต) อาจเป็นข้อมูลที่ควรทราบเกี่ยวกับสาเหตุที่ข้อมูลไม่สามารถใช้การบีบอัดแบบสูญเสียได้ (สิ่งประดิษฐ์และเช่นนั้น)

— Derobert

@derobert จุดดีและเพิ่มรายละเอียด

— The_Sympathizer

16

ด้านบนของอัตราการส่งข้อมูลที่ช้า (อธิบายไว้ในคำตอบของนักโหราศาสตร์ ) ฉันคิดว่ามันคุ้มค่าที่ชี้ให้เห็นว่า New Horizo ns จะเข้าร่วมการเชื่อมต่อกับดวงอาทิตย์ในสัปดาห์หน้าหมายความว่าเราจะไม่สามารถรับการส่งสัญญาณใด ๆ ปิดกั้นพวกเขา
ฉันไม่รู้ว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นกี่ครั้งในช่วง 24 เดือนที่ผ่านมา แต่มันเป็นเหตุผลเพิ่มเติมสำหรับการรอคอยที่ยาวนาน

ที่มา: การประชุมข่าวของนาซ่า [ 42:18 ]

— walen
แหล่งที่มา

5

ฉันคิดว่ามันจะเกิดขึ้นปีละครั้งเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์เป็นปัจจัยกำหนดที่นี่

— chirlu

มันอาจเกิดขึ้นปีละสองครั้ง เมื่อโลกผ่านหน้าดวงอาทิตย์ (เท่าที่เห็นจากนิวแฮมป์เชียร์) การรับข้อมูลจากนิวแฮมป์เชียร์บนโลกจะไม่มีปัญหา แต่นิวแฮมป์เชียร์อาจมีปัญหาในการรับข้อมูลจากโลก

— Hobbes

16

เพียงแค่ใส่มุมมองบางสิ่ง:

1. ฟ้าใหม่อยู่ไกลจากโลกจริงๆ

ในช่วงเวลาที่ใกล้เข้ามานิวฮอไรซันส์อยู่ห่างจากโลกมากกว่า 6,600,000,000 กิโลเมตร นี่เป็นเวลาประมาณ 6 ชั่วโมงแสง และยานอวกาศก็ยังอยู่ห่างออกไปอีกประมาณ 14 กิโลเมตรต่อวินาที

2. การส่งสัญญาณจากระยะไกลออกไปจะอ่อนแอ

กฎหมายตารางผกผันระบุว่าความรุนแรงของสิ่งที่ต้องการสัญญาณวิทยุและแหล่งที่มาของแสง (พลังงานต่อหน่วยของพื้นที่ตั้งฉากกับแหล่งที่มา) จะแปรผกผันกับตารางของระยะทาง นั่นหมายถึงการเพิ่มระยะทางเป็นสองเท่าทำให้เราได้รับพลังงานเพียงหนึ่งในสี่

3. เปิดโลกทัศน์ใหม่เท่านั้นที่มีอำนาจมากในการทำงานกับ

ยานอวกาศนั้นขับเคลื่อนด้วย RTG (เครื่องกำเนิดไอโซโทปรังสีไอโซโทป) ที่มีพลูโทเนียมประมาณ 23 กก. ~ ในการเปิดตัวนี้ผลิตพลังงาน 245 วัตต์ (ที่ 30 โวลต์กระแสตรง) ของพลังงาน แต่เนื่องจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีทำให้ลดลงเป็น 200 วัตต์เมื่อถึงเดือนกรกฎาคม 2558 พลูโต Flyby และเพิ่มขึ้นถึง 190 วัตต์เมื่อถึงเดือนมกราคม 2019 MU69 flyby

สำหรับการส่งข้อมูลนั้นมีเสาอากาศจานรับกำลังสูงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2.1 เมตร, เสาอากาศรับสัญญาณขนาดกลางเส้นผ่าศูนย์กลาง 30 ซม., และเสากว้างสองเสา, เสาอากาศกำลังต่ำ ลำแสงรับสูงกว้าง 0.3 องศาและลำแสงรับกลางกว้าง 4 องศา (ใช้ในสถานการณ์ที่การชี้อาจไม่แม่นยำ) ระบบวิทยุของ New Horizon ขับเคลื่อนโดย TWTA (Travelling Tube Tube Amplifier) ซึ่งกินไฟได้ 12 วัตต์ (นั่นเป็นเรื่องเดียวกับหลอดไฟ CFL ที่ทันสมัย!)

จริงๆแล้วมีสอง TWTAs สำหรับความซ้ำซ้อน; อันหนึ่งที่มีโพลาไรซ์แบบวงกลมซ้ายมือและอีกอันที่มีโพลาไรซ์แบบวงกลมด้านขวา หลังจากเปิดตัวพวกเขาพบว่ามีเคล็ดลับในการใช้ TWTA ทั้งสองในเวลาเดียวกันซึ่งทำให้อัตราการถ่ายโอนข้อมูลเพิ่มขึ้น 1.9 เท่า พวกเขาใช้โหมดนี้สอง TWTA ที่จะได้รับข้อมูลทั้งหมดกลับมาจากการบินผ่านดาวพลูโตได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

4. มีข้อ จำกัด ว่าเสาอากาศบนโลกจะไวแค่ไหน

แม้ว่าเราจะรับฟังการส่งสัญญาณของ New Horizon โดยใช้เสาอากาศจานขนาดใหญ่ 70 เมตรจากเครือข่ายห้วงอวกาศแต่ก็มีจุดที่มันเริ่มยากที่จะแยกแยะสัญญาณในทะเลสีขาวเสียงรบกวนและสัญญาณรบกวนอื่น ๆ เนื่องจากสัญญาณอ่อนแอมาก .

นี่คือจาน 70 เมตรจากมาดริด มันยากที่จะทำดีกว่านี้มาก

5. ดังนั้นความเร็ว downlink จะต้องถูก จำกัด เนื่องจากสัญญาณอ่อนมาก

ดังที่อธิบายไว้ในคำตอบของ The_Sympathizerอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนจะลดลงเมื่อสัญญาณจางลงและคุณต้องส่งข้อมูลช้าลงเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลที่คุณได้รับนั้นถูกต้อง

NASA มีหน้าอินเตอร์แอคทีฟที่เรียบร้อยซึ่งแสดงให้เห็นว่าเสาอากาศแต่ละอันใน DSN กำลังทำอะไรอยู่ในขณะนี้ นี่เป็นภาพหน้าจอจาก 3 มกราคม 2019, 01:11 UTC:

จานแคนเบอร์รา 70 ม. กำลังพูดคุยกับ Horizo ns ใหม่ด้วยอัตราข้อมูล 1.06 kb / s ความถี่ 8.44 GHz และรับพลังงาน -148.90 dBm

อย่างที่คุณเห็นสัญญาณว่าจานนี้ได้รับจาก New Horizons นั้นมีความแข็งแรงเพียง 1.29E-18 W นั่นคือ 1.29 attowatts นั่นเป็นอย่างมากที่อ่อนแอ

ดังนั้นจากสัญญาณจาง ๆ ดูเหมือนว่าผู้คนใน NASA ตัดสินใจ จำกัด อัตรา downlink ที่ประมาณ 1,000 บิตต่อวินาที (125 ไบต์ต่อวินาที) ซึ่งเป็นความสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างความสมบูรณ์ของข้อมูลและความเร็ว downlink

เพื่อเป็นการเปรียบเทียบหน้าแรกของhttps://google.ca (เมื่อคุณไม่ได้ลงชื่อเข้าใช้) จะมีขนาดประมาณ 1 MB ดังนั้นหากคุณพยายามเปิดหน้าแรกของ Google ด้วยความเร็วของ New Horizons downlink อาจใช้เวลา2 ชั่วโมงกว่าที่หน้าเว็บจะโหลดเต็มที่

6. มีข้อมูลจำนวนมาก

นิวฮอริซอนส์กำลังยุ่งอยู่ระหว่างการบินผ่าน มันรวบรวมข้อมูลประมาณ 50 กิกะบิต (6 GB) ดังนั้นที่ 1,000 บิตต่อวินาทีเปิดและปิด (การเชื่อมต่อพลังงานแสงอาทิตย์ที่ Luis G. ชี้ให้เห็นก็จะทำให้การถ่ายโอนข้อมูลช้าลง) มันจะใช้เวลาประมาณ20 เดือนสำหรับชุดข้อมูล Ultima flyby แบบเต็มที่จะส่ง กลับสู่โลก

สำหรับการเปรียบเทียบ:

ในช่วงความเร็วพลูโตเมื่อเดือนกรกฎาคม 2558 ความเร็วในการดาวน์ลิงก์อยู่ที่ประมาณ 2,000 บิตต่อวินาทีและใช้เวลาประมาณ 15 เดือนในการดาวน์โหลดข้อมูล 55 กิกะบิต (7 GB) ทั้งหมดของพลูโต
ระหว่างดาวพฤหัสบดีบินผ่านในเดือนกุมภาพันธ์ 2550 ความเร็วดาวน์ลิงก์อยู่ที่ประมาณ 38,000 บิตต่อวินาที

อ่านเพิ่มเติม:นี่เป็นคำถามที่เกี่ยวข้องที่น่าสนใจ: วิธีการคำนวณอัตราการส่งข้อมูลของ Voyager 1?

— ahiijny
แหล่งที่มา

1

นั่นเป็นรูปถ่ายที่สวยงามของจานมาดริด 70 ม.! ฉันมักจะลงเอยด้วยการใช้จาน Goldstone แต่ฉันคิดว่าฉันควรเริ่มผสมมันตอนนี้!

— uhoh