Впервые установить бесперебойную связь с космическими кораблями на всех этапах полета станет возможно с помощью новых сигнальных конструкций, благодаря чему безопасность полетов возрастет, считают авторы разработки из МТУСИ. Результаты исследований опубликованы в журнале «Радиотехника и электроника».
Постоянную радиосвязь с экипажем космического корабля на сегодняшний день не может гарантировать ни одна из известных технологий, рассказали в Московском техническом университете связи и информатики (МТУСИ).Основная проблема заключается в потере связи с космонавтами во время так называемой радиоблокировки. Коммуникационная система дает сбой и стабилизируется около десяти минут, радиоволны не могут пройти сквозь слой плазмы, образующийся вокруг судна при вхождении в атмосферу Земли.
Российские ученые предложили использовать на поверхности антенны диэлектрическое (не проводящее электричества) покрытие с рассчитанными заранее параметрами, то есть метаматериалы. Они способствуют образованию резонатора для эффективного прохождения радиосигналов с выбранными для связи частотами.
Эта конструкция, по словам специалистов, позволяет преодолевать радиоблокировку и выстраивать более стабильную связь на протяжении полета. Ученые уже изучили импульсную характеристику и коэффициент прохождения сигнала через плазму с учетом синтезированного ими покрытия.
«Предложенные сигнальные конструкции модема с резонатором реализуют разумный компромисс между скоростью передачи информации и дальностью связи с учетом всех мешающих факторов. Они позволяют достичь полезной скорости 2 Кбит/с при эффективной мощности передачи 100 Вт и учете шумов от Солнца, атмосферы на расстоянии более 600 км «, — уточнил начальник научно-исследовательского отдела МТУСИ Максим Терешонок.
Ученый добавил, что в случае внедрения разработки в промышленность безопасность космических путешествий возрастет, так как риски помех при отслеживании объектов на разных дистанциях снизятся.По сравнению с аналогичными системами за рубежом отечественная разработка имеет ряд преимуществ, утверждают в вузе. Большинство приборов для обеспечения устойчивой связи утяжеляют аппарат либо требуют дополнительных источников энергии. В то же время российская технология не нуждается в энергоресурсе и не является балластом.Состав покрытия способствует прохождению радиоволн через плазму за счет свойств используемых метаматериалов и применения методов оптико-квантовомеханической аналогии.»Есть аналогия между оптикой и квантовой механикой. Квантовомеханические частицы (мельчайшие. — Прим. ред.) могут туннелировать через потенциальный барьер. Таким же образом и фотоны, из которых состоит радиоволна, способны проходить через препятствия. Это возможно благодаря специальным композитам, которые мы подобрали для получения такого эффекта», — продолжил Терешонок.Он уточнил, что исследования разработки сначала проходили в специальной компьютерной программе, а потом — в лабораторной установке, которая воспроизводила условия перехода космического аппарата из свободного пространства в атмосферу. Все компоненты покрытия отечественные, и на данный момент технология может быть фактически испытана в космическом пространстве.
В ближайшем будущем коллектив МТУСИ планирует развивать технологии космической связи с использованием плазменных образований и квантовых резонаторов, дополнили в пресс-службе вуза. Исследования проводятся совместно со специалистами из МГУ имени М. В. Ломоносова и РТУ.
Обсуждение