Современные технологии связи позволяют нам управлять Международной космической станцией, отправлять роверы на Марс и получать научные данные из космоса почти в реальном времени. Но что нас ожидает в будущем? Какие новшества сделают межпланетную связь столь же быстрой и надежной, как привычный домашний интернет?
Вместе с нижегородскими учеными редакция сайта pravda-nn.ru разбиралась, какие сегодня существуют возможности для связи с космосом и как их развитие откроет новые горизонты для исследования и освоения Вселенной.Как Земля «связалась» с космосом Связь с орбитальными станциями появилась задолго до МКС. Ещё на станции «Мир» работала система «Спутник», которая позволяла космонавтам общаться с семьями и друзьями через радиоканалы. Это была передовая технология для того времени, позволяющая поддерживать контакты на орбите с помощью радиоволн, передаваемых с бытовых радиостанций или специальных приборов.
Этот опыт использовали при создании МКС в 1994 году. В ноябре 2000 года первый экипаж станции настроил оборудование и установил прямую связь с Центрами управления полётами в Королёве и Хьюстоне. В течение многих лет основой связи в российском сегменте оставалась система «Регул-ОС», доставленная на орбиту в составе модуля «Заря» в 1998 году.
В начале 2010‑х годов на МКС начали устанавливать системы для передачи данных с более высокой пропускной способностью, чтобы выйти в интернет. Тогда там появились спутниковые модемы и специальное оборудование, которое могло бы передавать большой объем информации.
Так на космической станции появился интернет — по скорости не хуже, чем у нас дома. Экипажи смогли пользоваться электронной почтой, созваниваться по видеоконференцсвязи и даже вести прямые эфиры прямо с орбиты Земли, подключаясь к компьютеру в Хьюстоне как к удаленному рабочему столу. Благодаря этому можно безопасно выходить в сеть: даже если кто-то из космонавтов нечаянно откроет вредоносную ссылку или файл, злоумышленники смогут добраться только до компьютера на Земле.
В честь появления интернета на МКС астронавт NASA Тимоти Кример опубликовал первый в истории твит из космоса.Однако в российском сегменте станции интернет появился позже. Это случилось в 2020 году. До этого времени российским космонавтам приходилось опираться на американские каналы или же поддерживать связь с Землей только когда станция пересекала российскую территорию.
«Сегодня связь с российским сегментом МКС – это современная цифровая система. Старое оборудование заменили на Единую командно-телеметрическую систему (ЕКТС), которая полностью заработала в начале 2025 года», — рассказывает старший научный сотрудник отдела радиоприемной аппаратуры и миллиметровой радиоастрономии ИПФ РАН Илья Леснов.
Главное отличие ЕКТС – она работает через спутники-ретрансляторы. Это позволяет передавать больше данных и поддерживать связь дольше и чаще. Непрерывную связь обеспечивает система «Луч». Благодаря ей связь не прерывается, даже если станция не находится в зоне прямой видимости с территории России.
Кроме того, в российском сегменте есть спутниковый интернет. Во время испытаний скорость достигала 180 Мбит/с, что позволяет космонавтам оперативно устанавливать связь с Землей.
«Современная связь на МКС позволяет проводить даже прямые эфиры. Однако перебои бывают: например, если станция пролетает над территорией Америки или Европы, где стоят очень мощные приемные станции, то передача связи всегда устойчивая и хорошая, но это буквально 10 – 15 минут, не больше. А в других местах планеты — допустим, в Сибири, где не везде есть приемные станции, да и сам сигнал принять некому, то там уже с передачей сигнала труднее. Поэтому чаще всего видеопоздравления заранее записывают на МКС и затем отправляют файлом на Землю по Сети», — пояснил лектор Нижегородского планетария им. Г.М. Гречко Андрей Антонов. Можно ли позвонить на МКС Вопрос о связи с МКС вызывает интерес у многих. Возможно ли просто взять телефон и позвонить на орбитальную станцию, как мы обычно делаем, когда хотим поболтать с друзьями? Здесь не все так просто.
Орбитальная станция не использует привычные для нас мобильные вышки и телефонные сети. Вместо этого задействованы специальные спутники — высоко летящие космические аппараты, которые обеспечивают передачу сигналов между Землей и МКС.
Процесс связи выглядит следующим образом: астронавт на станции говорит в специальный микрофон или телефон, и его голос посылается на антенну, установленную на МКС. Эта антенна отправляет сигнал на спутник, а он, как почтальон, передает его на наземные антенны, расположенные по всей планете. Эти антенны ловят сигнал и пересылают его в телефонную сеть, что позволяет близким услышать голос космонавта.
Однако просто так позвонить на МКС не получится, пишет издание New Scientist. У станции нет обычного телефонного номера, как у мобильных устройств. Обычные сотовые вышки и телефоны настроены на работу только на поверхности Земли, их сигналы слишком слабы, чтобы достичь орбитальной станции, которая летает на высоте около 400 километров. Если бы любой мог позвонить туда, это могло бы помешать работе астронавтов и связи с Центром управления полётами.
Обычно астронавтам звонят не с простых телефонов, а из Центра управления полётами в Хьюстоне или других космических центров. Специалисты используют мощные спутники и большие наземные антенны для установления связи. Астронавты принимают звонки через специальное оборудование, установленное на станции или подключенное к компьютеру.
Кому обычно звонят? В первую очередь — своим семьям и друзьям, также — ученым, журналистам, школьникам — во время онлайн-уроков или интервью из космоса. Но только в специально оговоренное время, ведь график на МКС расписан по минутам.
«Любой контакт с Землей санкционирован и может быть выполнен лишь с разрешения Центра управления полётами. Он всегда заранее спланирован и происходит в зоне радиовидимости, то есть там, где существует устойчивая связь. Есть окна в рабочем графике, в которых космонавты могут разговаривать со своими родственниками — в строго определенное и отведенное для этого время, — отмечает ветеран космодрома Байконур, полковник запаса Валерий Хачатурян. — Программа полета предусматривает достаточно серьезные отработки многих вопросов, которые космонавты решают на орбите. Поэтому от графика отступать нельзя». Космическая экспансия Человечество не стоит на месте, и уже давно смотрит далеко в космос. В ближайшие годы мы готовимся построить научную станцию на Луне, высадить первых людей на Марсе — при этом наши космические аппараты — марсоходы — уже вовсю исследуют красную планету. А как же они передают информацию на Землю?
Расстояние между планетами варьируется от 54,6 до 401 млн км — они постоянно то сближаются, то отдаляются друг от друга. Отсюда время передачи сигнала составляет от 3 до 22 минут. А в наиболее удаленных точках орбит между планетами будет Солнце, и «перекричать» его фон передатчиками вряд ли выйдет.
Связь с роверами на Марсе осуществляется через спутники на орбите и наземные станции на Земле. Всё начинается с самого ровера, который оборудован радиостанциями, способными передавать и принимать сигналы. В большинстве случаев у роверов есть две радиосистемы: одна для коммуникации с орбитальными спутниками и другая — для коротких дистанций внутри марсианской поверхности.На орбите вокруг Марса расположены специальные спутники-ретрансляторы (например, «Mars Reconnaissance Orbiter» или «Trace Gas Orbiter»), которые являются «мостами» между двумя планетами. Они принимают сигналы от роверов и передают их на Землю, а также отправляют команды обратно на поверхность планеты.
Когда сигнал достигает орбитального спутника, он направляется к специально оборудованным земляным станциям — так называемым Deep Space Network (DSN). Эти антенны расположены в разных точках мира, например, в США, Испании и Австралии, и специально созданы для приёма сигналов из отдаленного космоса. После получения сигнала данные передаются в Центры управления миссиями, где их анализируют, а затем через тот же канал направляют команды для управления его дальнейшими действиями.
Такую систему связи пришлось внедрить из-за того, что Марс далеко находится от Земли и не позволяет напрямую осуществлять радиосвязь. А вот спутники-ретрансляторы обеспечивают стабильное и надежное соединение. Какие технологии разрабатываются сейчас Одно из важных направлений науки сегодня – сделать связь более устойчивой к помехам. Например, специалисты «НИИ телевидения» (Санкт-Петербург) создали систему «Орион‑Ц». Она обеспечивает стабильную двустороннюю связь и позволяет одновременно передавать звук и видео высокого качества даже при плохой погоде.
Параллельно разрабатывается концепция межпланетного интернета, которая позволит в далеком будущем общаться на огромных космических расстояниях так же легко и просто, как сейчас — по интернету.
В космосе задержки могут достигать нескольких минут или даже часов. Это неудобно, поэтому уже ведутся эксперименты с лазерными каналами связи, которые обещают в разы увеличить скорость передачи данных.
«Лазерная связь может передавать данные в десятки раз быстрее обычной радиосвязи. NASA уже протестировала на МКС систему ILLUMA‑T, которая обеспечивает скорость до 1,2 Гбит/с, и сейчас используется для связи с кораблем лунной миссии «Артемида‑2». Похожие разработки планируются и в России», — пояснил Илья Леснов.
Однако у лазерной связи есть серьёзный недостаток: она сильно зависит от погоды. Облака, туман или осадки могут полностью прервать сигнал. Кроме того, такие системы требуют довольно точной настройки.
Поэтому разрабатываются альтернативные решения. Одно из них – связь в субтерагерцовом (субТГц) диапазоне. Это диапазон частот между микроволнами и инфракрасным излучением. Он позволяет передавать данные на очень высоких скоростях, почти как лазер, но при этом меньше зависит от погодных условий.
В Институте прикладной физики РАН уже создают оборудование и методы для такой связи, в том числе для передачи данных между Землёй и космосом. Так, сотрудники ИПФ РАН разработали и запатентовали фазовый модулятор – устройство, которое позволяет точно управлять сигналом даже при использовании мощных источников излучения.
Сотрудники отдела радиоприемной аппаратуры и миллиметровой радиоастрономии ИПФ РАН провели множество фундаментальных исследований в этой области. Например, рассказывает Илья Леснов, создали методики, которые позволяют рассчитать максимальную скорость передачи данных с учетом условий среды и ограничений оборудования.
Кроме того, нижегородские физики выявили точки наиболее продуктивного размещения станций передачи данных как в России, так и за рубежом. Ученые исследовали поглощение атмосферного излучения в выбранных областях, влияние атмосферных условий на канал связи и среднегодовой объем передачи информации.Сегодня связь между МКС и Землей работает на базе наземных станций, использующих радиосвязь и высокотехнологичные антенны. Эти системы позволяют передавать команды, научные данные и видео в режиме реального времени, хотя и с задержками.
Однако будущее этой связи обещает ещё большие возможности. Уже разрабатываются лазерные каналы связи, которые позволят передавать огромные объемы информации почти мгновенно. Это откроет новые горизонты для управления станцией, проведения научных экспериментов и обмена данными в реальном времени, даже при дальних расстояниях. В перспективе, уверены ученые, связь с МКС станет быстрее, стабильнее и безопаснее, создавая основу для будущих долгосрочных миссий и постоянных баз на Луне, Марсе и дальше.
Кто знает, может, совсем скоро будни космонавтов на орбите станут ещё более похожими на привычное общение с соседями по дому.
Ранее на сайте pravda-nn.ru рассказали, какой вклад делает Нижегородская область в освоение космоса.
Свежие комментарии