Come noto quando una sonda viene spedita verso i confini del sistema solare, vedi la New Horizon, man mano che la distanza aumenta dalla terra, c’è il grosso problema delle comunicazioni. Più si è lontani e più il segnale inviato dalla sonda si affievolisce, e per questo sono necessarie grosse infrastrutture a terra per la ricezione (leggi Deep Space Network).
Stavo allora pensando: non sarebbe possibile disporre dei ripetitori spaziali a mezza strada nel percorso di queste sonde? ad esempio si potrebbe porre un ripetitore spaziale attorno a Giove o Saturno, e da qui il segnale può essere ritrasmesso a terra. Ovviamente ci sarebbe il problema che questi satelliti ripetitori ortando attorno al Sole, cambierebbero la loro posizione nel tempo per cui le sonde che trasmettono dovrebbero con il tempo cambiare la direzione verso la quale trasmettono, ma penso che calcolare le posizioni relative non sia così difficile.
Si potrebbe pensare di disporre su questi ripetitori spaziali dei motori a ioni che permettono loro di stare fermi sul punto (ma non so se questo sia permesso dalla meccanica celeste) oppure li si potrebbero mettere in punti Lagrangiani del sistema solare.
Il vantaggio di una cosa del genere sarebbe la possibilità di poter ricevere segnali meno degradati, da cui estrapolare più informazioni. Inoltre questo eviterebbe di costruire gigantesche infrastrutture a terra per la ricezione di questi segnali. Al più si potrebbe mantenere qualche antenna (di quelle grosse intendo) come backup nel caso uno o più ripetitori non funzionino. Inoltre in questo modo si potrebbero ricevere anche più dati dalla sonda.
In linea di massima credo che tu abbia avuto un’ottima idea…
Mettere i ripetitori in orbita ai pianeti dovrebbe essere funzionale, visto che spesso si usano i gravity assist e pertanto si avrebbero configurazioni ottimali per le trasmissioni.
Rimane il dubbio riguardo alla ricezione dei ripetitori.
Mi spiego meglio,
Un ripetitore attorno a Giove dovrebbe avere una parabola molto grande per ricevere il debole segnale di una sonda, posizionata ad esempio, oltre l’orbita di Nettuno…
Ecco il dubbio, un ripetitore con un grosso e potente apparato di ricezione…
Il mio dubbio è invece un altro… quante sono le possibilità che ad esempio Giove si in posizione favorevole rispetto alla sonda per ritrasmettere a terra. Mi spiego meglio, se giove è diametralmente opposto nel sistema solare rispetto alla sonda l’utilità è praticamente 0. Stessa cosa per il caso meno estremo di una triangolazione fra sonda-ripetitore-terra. In pratica il vantaggio si avrebbe solo quando questi elementi sono allineati… e non credo che la situazione permanga per molto tempo…
Un altro grave problema che rende difficili le trasmissioni è l’enorme diffusione di strumenti elettronici che disturbano queste comunicazioni già debolissime. Proprio per questo si era pensato di posizionare delle antenne nell’altra faccia della luna (anche se poi si verificherebbe lo stesso problema elencato da albyz) forse in futuro si risolverà la questione mettendole in un punto di langrange…
Penso che un sistema efficace sia quello di creare una costellazione di satelliti in orbita intorno al Sole: in questo modo si avrebbe una copertura completa qualsiasi sia la posizione della sonda. Naturalmente un sistema di questo genere sarebbe sprecato se le missioni sono ancora cosi poche .
OT: ma se le comunicazioni tra sonde e la terra sono destinate ad aumentare, non è il caso che qualcuno si sbrighi a costruire radiotelescopi sul lato nascosto della Luna?
I vantaggi sarebbero minimi: la potenza del segnale irradiato decade come il reciproco della distanza al quadrato. A occhio può sembrare un decadimento veloce, invece è estremamente lento (ogni raddoppio di distanza si traduce in appena 6dB di attenuazione).
Certo, una sonda lontana dal sistema solare in effetti pone dei vincoli molto forti in termini di potenza disponibile.
Ma dubito che il sistema sarebbe conveniente. La domanda più o meno è questa: si spende meno a costruire un’antenna ricevente che riceve 6 dB in più oppure a mandare in orbita attorno al sole una costellazione di apparecchi tale da garantirmi la presenza di un ripetitore a metà strada?
Penso che un sistema efficace sia quello di creare una costellazione di satelliti in orbita intorno al Sole: in questo modo si avrebbe una copertura completa qualsiasi sia la posizione della sonda. Naturalmente un sistema di questo genere sarebbe sprecato se le missioni sono ancora cosi poche wink.
OT: ma se le comunicazioni tra sonde e la terra sono destinate ad aumentare, non è il caso che qualcuno si sbrighi a costruire radiotelescopi sul lato nascosto della Luna?
é proprio quello che avevo in mente io per ovviare ai problemi elencati nei post precedenti, ovvero la continua variazione di posizione reletiva tra sonda e ripetitori. Oppure come proponevo inizialmente dotare il ripetitore di un motore a ioni che con il tempo lo facesse spostare al fine di disporsi nella maniera ottimale…
Un ripetitore attorno a Giove dovrebbe avere una parabola molto grande per ricevere il debole segnale di una sonda, posizionata ad esempio, oltre l'orbita di Nettuno....
Sarò un po’ maschilista ma più è grande meglio è…mi spiego: voglio dire che non obbligatorio che tutto ciò che si debba mandare in orbita debba essere piccolo. Certo ci sono i costi, ma per me uno sviluppo dell’esplorazione spaziale dovrà essere la capacità di costruire grandi infrastrutture nello spazio. La ISS ne è un primo, anche se faticoso, esempio.
Anzi a questo punto si potrebbe proprio pensare di costruire dei grandi radiotelescopi in orbita e lontani dalla Terra. Non mi intendo di radioastronomia ma uno strumento del genere sarebbe veramente l’ideale per studiare ancora meglio l’universo, molto meglio dell’avere un radiotelescopio sulla Luna.
I vantaggi sarebbero minimi: la potenza del segnale irradiato decade come il reciproco della distanza al quadrato. A occhio può sembrare un decadimento veloce, invece è estremamente lento (ogni raddoppio di distanza si traduce in appena 6dB di attenuazione).
Così poco? pensavo che il segnale decadesse molto ma molto di più…si forse vista in quest’ottica allora la cosa avrebbe un costo decisamente notevole…però come esercizio mentale non è male
L’utilizzo di “ripetitori spaziali” è stato fino ad ora ipotizzato solo per ottimizzare l’accessibilità tra due obiettivi che non possono comunicare, leggasi terra e la faccia opposta della Luna, come ad esempio ipotizzato nel caso il programma Apollo fosse stato esteso, con il posizionamento di un data relay satellite in un punto lagrangiano. Il problema non si pone per ora per la distanza, come è stato detto. Certo che il segnale si degrada, ma tranne alcune sonde note, non c’è necessità di comunicare al di là del sistema solare, rendendo non molto importante il fattore distanza, specie se si pensano i problemi di accessibilità multipla di un sistema di questo tipo, ossia: per quale pianeta si ottimizza la sua orbita? Se è eliocentrico dovrà sottostare alle posizioni mutue dei pianeti, etc… Quindi, lo ipotizzo per scenari “fissi” ma non come strumento che possa aiutare trasmissioni da pianeti diversi…
Da molti punti di vista dei ripetitori spaziali sono stati , e sono tutt’ora, utilizzati. Per citare alcuni esempi famosi:
Huygens ha utilizzato Cassini come ripetitore
PHX e MER utilizzano ODY e MRO come ripetitori
Certo, Cassini, ODY e MRO non sono “solo” dei ripetitori, ma ovviamente se mandi qualcosa nello spazio cerchi di sfruttare il paload al massimo. Il sistema di relay impiegato (store and forward) ha dei vantaggi enormi. Rendi il collegamento indipendente dalla necessita’ di avere trasmettitore e ricevitore in diretta linea ottica. Puoi impiegare orbiter che avendo molta piu’ potenza a disposizione possono impiegare data rate piu’ alti. Se parte dei dati ono andati persi li puoi ritrasmettere. In orbita puoi utilizzare antenne di maggior diametro rendendo piu’ robuste le comunicazioni in vicinanza di altri corpi celesti (come ad esempio vicino alla congiunzione tra pianeti e sole).
Riprendo la discussione perchè pensavo che la cosa migliore sarebbe mandare solo due ripetitori nel sistema Terra-Sole nei punti L4 e L5.
Guardando la geometria (un triangolo equilatero con i vertici Sole, L4 e L5) si vede che, con due ripetitori, una qualsiasi sonda può trasmettere e ricevere dati anche quando la sonda è in opposizione con la Terra.
Vantaggi: con un payload scientifico addizionale si potrebbe avere un radiointerferometro molto più grande…
Svantaggi: L4 e L5 sono due punti instabili quindi servirebbe un motore elettrico per fare Station Keeping…
L4 ed L5 sono gli unici punti lagrangiani stabili.
per il resto l’idea e’ piuttosto impraticabile. le antenne sulla terra sono di parecchie decine di metri di diametro per raccogliere un segnale dell’ordine dei picowatt o anche meno. per realizzare la cosa servirebbero antenne altrettanto enormi, con complessi sistemi di raffreddamento ecc. decisamente non fattibile
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