МКС

Первые радиосигналы из космоса были скромными – советский «Спутник-1» в 1957 году «пиликал» на частотах ~20 и 40 МГц. Это был передатчик мощностью ~1 Вт (для сравнения, у роутера в вашей квартире - раз в десять меньше, только где роутер и где орбита... Тем не менее - зашумленность была невысокой в то время, и этого одного ватта хватало, чтобы уверенно принимать сигнал с Земли).

Форматы: голос, изображения, видео

Голос: на ранних кораблях (Меркурий, Восток, Союз) разговоры шли по аналоговым FM/AM-каналам на УКВ (~136–146 МГц) или S-диапазоне (~2,2–2,3 ГГц). Например, радиолюбители ловят космический эфир на 145.800 МГц – именно там МКС часто ведёт переговоры и передаёт картинки SSTV (Slow-Scan TV). Сегодня голос оцифровывается и внутри станции идёт по локальной сети Wi-Fi/Ethernet (VoIP), но по «воздуху» всё ещё FM/PSK с полосой звука ~2–3 кГц.

Изображения: первые кадры Земли хранились на плёнке – их возвращали капсулами. С появлением SSTV космонавты начали передавать снимки посредством радиоканала. На МКС это медленное телевидение в формате PD-120 (256 тонов серого). Теперь же обычный снимок просто отправляют цифровым файлом JPEG через спутниковую связь – куда удобнее.

Видео: первые телетрансляции из космоса были чёрно-белыми и низкого разрешения: ~320 строк, ~10 кадров/с. Позже на шаттле и «Мире» включили цвет (NTSC/PAL), а теперь на станции стоят HD-камеры. Например, на борту модуля «Columbus» установлены 4K-камеры SpaceTV-1 для круглосуточной съёмки Земли. Станция «стримит» видео: через спутники TDRS (S/Ku/Ka) идут научные трансляции и конференции практически в реальном времени.

Связь с космонавтами и интернет на МКС

Связь от старта ракеты, стыковок и внутри МКС идёт через космические ретрансляторы (американцы – TDRS, россияне – «Луч»). В штатном режиме экипаж общается через наземные центры (NASA Houston, российский ЦУП). Но есть и «хобби»: на станции стоят радиостанции Kenwood, и в свободное время космонавты говорят с радиолюбителями на Земле (частота та же 145.800 МГц – они ведь тоже люди).

Для землян существует прокладка через TDRSS: сигнал МКС (S-диапазон ≈2.3 ГГц) идёт на американские ретрансляторы, а оттуда – на наземные станции. По сети Space Network передаются научные данные, телеметрия и HD-видео. NASA довела скорость связи с МКС до 600 Мбит/с – быстрее домашнего оптоволокна. Раньше Россия пользовалась только наземными станциями, но после установки модуля «Луч» связь стала почти круглосуточной.

Интернет на станции – реальность. С 2010 года астронавты имеют выход в сеть (первый твит из космоса сделал @Astro_TJ). Конечно, трафик проверяется и фильтруется, но проверять почту, смотреть ролики и листаться в соцсетях можно. Wi-Fi покрывает все модули: в 2019 году астронавты впервые передали по Wi-Fi видео со скафандра (802.11n на скорости ~1 Мбит/с).

Советский/российский vs международный подход

Американский и российский сегменты развивались независимо, но сейчас тесно связаны. NASA развернуло глобальную Space Network – с 1983 г. несколько геостационарных TDRS обеспечивают почти 100%-е покрытие ISS. Они работают в S-, Ku- и Ka-диапазонах и пропускают сотни мегабит в секунду (HD-видео, большие файлы). Наземные станции стоят по всему миру (от Австралии до Испании) для круглосуточного контакта.

На модуле «Коламбус» стоит европейское оборудование передачи данных, и сама ESA разрабатывает лазерный релейный комплекс EDRS для высокоскоростной связи. Российская система сначала полагалась на наземные станции СССР, а с 2011 г. действует «Луч»: три геостационарных спутника в S/Ku-диапазонах (2,1–2,3 и 11/15 ГГц). После установки приёмника «Луч» на МКС российский сегмент получил круглосуточную широкополосную связь.

Военные системы связи

Военные используют свои сети: у России – «Родник»/«Стрела-3М» (системы «Гонец-М»), «Молния», «Радуга»; у США – DSCS, Milstar, AEHF, WGS и др. (деталей не касаемся).

Технические стандарты:

• NASA: S-диапазон (2,2–2,3 ГГц) и Ka-диапазон (26–27 ГГц).

• Россия: S-диапазон (2,1–2,3 ГГц) и Ku-диапазон (11/15 ГГц).

• Модуляция голоса: FM/PSK, полоса ~2–3 кГц.

• Форматы изображений: SSTV (PD-120) и цифровые JPEG.

• Протоколы передачи: TCP/IP, SpaceWire/Ethernet.

В итоге связь с космосом прошла путь от морзянки до почти домашнего Wi-Fi на орбите. Технологии летят вперёд (на очереди – лазерные каналы), а космонавты всё ближе к остальному миру по оперативности связи и ее удобству.

Источники: NASA, Роскосмос, ESA и другие публикации.

Ваши идеи и мысли в комментариях помогают ощущать, что темой космических полетов интересуется много людей. И это мотивирует продолжать разработку нашей игры про освоение Марса, формируя активное коммьюнити!

Больше 40 лет назад в мир космонавтики ворвался передовой и лучший в своем роде американский спейс шаттл. Первый запуск этого космического корабля состоялся 12 апреля 1981 года. Тогда он вызвал фурор во всем мире. Оно и понятно, ведь этот корабль мог выполнять различные задачи на околоземной орбите. Благодаря своему объемному грузовому отсеку и установленному там манипулятору, шаттл выводил на орбиту спутники, а астронавты могли, вообще, заниматься их починкой прямо на орбите. Но самую важную роль он сыграл при строительстве МКС (Международной космической станции).

Но в 2011 году эпоха спейс шаттлов ушла в прошлое. Было решено отказаться от них. Причин было много. Это и моральное устаревание самих шаттлов, построенных еще в 1970-1980-х гг. Несколько кораблей было потеряно: при старте в 1985 году был потерян "Челленджер", а в 2003 году при спуске на Землю в плотных слоях атмосферы была потеряна "Колумбия". Кроме того, сам запуск одного корабля был очень дорог: порядка 450 миллионов долларов. Тем не менее, на случай внештатной ситуации с запущенным на орбиту шаттлом, всегда был наготове второй шаттл.

На следующий год будет уже 45 лет первому полету шаттла и 15 лет с момента закрытия программы. Думаю, что мы можем порассуждать на тему, которая заявлена в заголовке материала. Действительно, прошло достаточно времени, чтобы сделать хоть какие-то выводы. Стоит подметить, что после закрытия программы, американцы около 10 лет не имели своих кораблей, для доставки своих астронавтов на МКС. В этом до 2020 года американцам помогала Россия, доставлявшая астронавтов на космических корабля "Союз". В 2020 году SpaceX провела удачный полет своего космического корабля Crew Dragon, что открыло новую страницу в истории американской пилотируемой космонавтики.

Теперь попробую ответить, нужны ли современному космосу корабль масштаба спейс шаттла. Но чтобы ответить, нужно понимать задачи данного класса кораблей. Ведь, изначальная задумка шаттлов была куда масштабнее. В 1960-х гг. космическая сфера США была охвачена энтузиазмом и надеждами освоения околоземной орбиты и, даже самой Луны. Подметим, что в СССР в те годы было то же самое. Поэтому обе страны строили грандиозные планы. Так вот, шаттл был только небольшой составляющей целой космической программы. Дання программа рассматривала строительство околоземной и окололунной космических станций. Шаттл в ней играл связующую роль доставщика грузов.

Но все планы разбились в реальность бюджета, способности и желания самого Конгресса США на выделения колоссальных средств для развития данного проекта. Стоит напомнить, что параллельно развивалась программа "Аполлон", а это уже непосредственно программа по доставке астронавтов на Луну. Две дорогие по бюджету программы бюджет США просто не потянул бы. Поэтому, когда закрыли программу "Аполлон", было решено ограничиться созданием только самих шаттлов. Но роль, которая задумывалась для шаттлов была огромной - создание в течение 1980-х гг. американской околоземной космической станции.

Конечно, у шаттлов были свои недостатки. Они были дорогими в обслуживании. Их нужно было тщательно проверить и подготовить к новому полету. Ведь корабли, на минуточку, были многоразовыми. Так что, безопасность была превыше всего. Что и требовало огромных финансовых затрат. Но все же, от шаттлов было много пользы. Те же запуски и ремонт спутников и проведение научных экспериментов. Сейчас такие корабли, конечно же, понадобились бы. Но для этого необходим был бы повод. Как не странно, таким поводом может стать строительство новой околоземной космической станции, которая должна прийти на смену МКС, которой уже больше 25 лет.

В следующем материале попробуем разобраться какие именно виды работ сделали шаттлы в строительстве МКС, чтобы понять масштаб и значение этих кораблей в истории и становлении современной космонавтике.

Поддержать автора: https://www.donationalerts.com/r/strategicc

Если Вам понравилась статья - поставьте лайк. Много наших материалов вы найдете на нашем сайте. Будем рады, если вы его посетите. Ваша подписка очень важна нам: Пикабу, канал в Телеграмм, сообщество в ВК, YouTube, а также сообщество в Пикабу "Все о космосе". Всё это помогает развитию нашего проекта "Журнал Фактов".