Радиосвязь в радиационном поясе.

[Nikitaa87]

Добрый день! Возник такой вопрос.
Насколько зоны, в которых сосредоточено большое количество ионизированных частиц (пояс Ван Алена или окрестности Юпитера) влияют на радиосвязь? Скажем, возможно ли, находясь в этих зонах, передавать радиосигнал без существенных помех? Требуется ли сигнал специально усиливать? Или, находясь в подобных зонах, возникает радиомолчание?
Спасибо.

[-Юрий-]

Насколько зоны, в которых сосредоточено большое количество ионизированных частиц (пояс Ван Алена или окрестности Юпитера) влияют на радиосвязь?

Создают помехи.

[СТРОБОСКОП]

Требуется ли сигнал специально усиливать?

Если сигнала не слышно на уровне помех, то надо усиливать.

[-Юрий-]

Вообще, если помехи на уровне сигнала, тогда требуется довольно сложная аппаратура обработки сигнала. Возьмём наш опыт. Когда летали первые космонавты, радиосвязь с кораблём была ужасной. А теперь не только радио, но и цветное изображение идёт отличного качества.

[СТРОБОСКОП]

В окрестностях Юпитера интернет точно не работает.

[ziggyStardust]

Скажем, возможно ли, находясь в этих зонах, передавать радиосигнал без существенных помех?

Ну скажем так, будь я капитаном "энтерпрайза" и знай что активность на частоте 433/446 MHz(рацейки для охраны) у жителей планеты вызвать ненужные вопросы и недоумение - ставил бы корабль именно в этих поясах.
 Т.е. связь возможна, но затруднена.

Требуется ли сигнал специально усиливать?

Странный оборот речи. Ни одна современная радиосистема не обходится без усилителя на приемной и передающей сторонах. Хотя раньше это было возможно - детекторный приемник + машинный передатчик. 

Скажем, возможно ли, находясь в этих зонах, передавать радиосигнал без существенных помех?

Кратко - можно. Но не так просто как вне такого пояса. По сути мы находимся в толще проводника. Есть даже класс антенн использующий ионизированный газ как тело вибратора. Связь с подводными лодками возможна? А "морская вода" проводящая электролитическая среда. Так и облако ионизации. Правда у плазмы свои законы сильно отличные от воды, разумеется.

Вообще рекомендую Вам заглянуть в Каплана("Элементарная радиоастрономия") ст.49..52 и/или тематические статьи "соросовского журнала".

В окрестностях Юпитера интернет точно не работает.

Более того, космонавт натянувший диполь на 18 MHz в тех окрестностях мог бы запросто от него прикуривать, если не жесть варить. Т.е. в некоторых диапазонах там просто нереальная помехообстановка, и некоторые (неправильно спроектированные, или для окрестностей Юпитера не разработанные) системы банально бы вышли из строя.

[mvp]

Для стабильной связи существуют помехозащищенные модуляции PSK, FSK и им подобные. В последние годы, уровень развития в этом направлении совершил гигантский скачек. Появились моды типа FT8, JT4, JT9, JT65, QRA64, ISCAT, MSK144, WSPR, позволяющие например принять свой же сигнал отраженный от Луны, без использования дорогостоящих и монстроидальных, антенных конструкций и киловатных усилителей.

[xd]

Всё равно энергетика сигнала должна быть

[azimuth]

Требуется ли сигнал специально усиливать?

Если шумы в той же полосе, что и сигнал, то приемник будет усиливать и сигнал, и шум в равной мере

Основной путь - использование хитрых сигналов, которые легко выделяются на фоне шумов (а то и под шумами) и кодирование, позволяющее восстанавливать искаженную информацию. Этим свойством, как ни странно, обладают шумоподобные сигналы, какие используются в спутниковой навигации, сотовой связи и др.

Поискать можно по словам "сложный сигнал" ("база сигнала"), "шумоподобные сигналы" ("псевдослучайные сигналы"), "автокорреляционная функция сигнала" (образно говоря, степень непохожести сигнала на подобные и/или шумы), "помехоустойчивое кодирование".

[archetip-z]

Так народ, вспоминаем институтский курс. Главный метод борьбы с шумами - накопление. Периодический сигнал 100-кратно ниже уровня шума можно накопить и аддитировать. Если опознавание не к спеху, любой ионизированный пояс, фигня. Можно уйти от резонансных ионов? Легко. Проблема высосана из пальца, ребяты.
 Вояджер успешно посылает сигналы и принимает их с Земли до сих пор. Мощность передатчика, не поверите - 150 ватт!
Чувствительность приёмника не помню. Аппертуру тарелки тоже, может кто подскажет?

[xd]

До 80 метров, работающих в режиме интерферометра.

[Amadeus]

Вояджер успешно посылает сигналы и принимает их с Земли до сих пор. Мощность передатчика, не поверите - 150 ватт!

Урежьте осетра, раз в 5. )) При старте мощность передатчика Вояджеров была 28 Вт. Сейчас, с учётом деградации РИТЭГ-ов,  порядка 15 Вт.

http://innotechnews.com/reviews/521-voyadzher-i-pioner-sputniki-pokinuvshie-solnechnuyu-sistemu

[sergey_g]

В книге "Каплан С.А. Элементарная радиоастрономия" приведен график радиоизлучения Юпитера.
Рабочая частота передатчика Вояджеров была ок 8,418ГГц (λ=3,56см), диаметр передающей антенны ок. 3,65м.
В идеальных условиях, при полосе приемника 1Гц на земной приемной антенне диаметром 70м плотность потока излучения от 28Вт передатчика Вояджера составляет ок 3,3мЯн (см.Янский ед. измерения).

 

[xd]

Системы дальней связи неоднократно модернизировали, повышая апертуру или заменяя инструменты на более апертуристые именно для того, чтобы можно было достучаться всё дальше и дальше при ограниченной энергетике передатчиков и чувствительности приёмников на космических аппаратах.

[sergey_g]

Системы дальней связи неоднократно модернизировали, повышая апертуру или заменяя инструменты на более апертуристые именно для того, чтобы можно было достучаться всё дальше и дальше при ограниченной энергетике передатчиков и чувствительности приёмников на космических аппаратах.

Вояджер 1 пролетал мимо Юпитера в марте 1979г., кто его в космосе потом модернизировал??
Радиосистема «Вояджера» передавала поток информации со скоростью 115,2 кбит/с от Юпитера и 45 кбит/с — от Сатурна.
Т.е ширина полосы пропускания линии в герцах без учета шумов была ~57000 Гц
Получаем, в идеальных условиях, при полосе приемника 57000 Гц на земной приемной антенне диаметром 70м плотность потока излучения от 28Вт передатчика Вояджера составляет ок 3,3/57000 мЯн, или
~6·10^-8Ян
Сравниваем с собственным радиоизлучения Юпитера на  λ=3,56см  по графику ~10Ян
10/6·10^-8 = 1.7·10⁸ или плотность потока радиоизлучение Юпитера превышала плотность потока от передатчика Вояджера по мощности более чем на 80дБ.

[xd]

Энергетика приёмников и передатчиков на КА ограничена, поэтому для того, чтобы поддерживать связь с удаляющимся аппаратом, наращиваются возможности наземного сегмента. В чём проблема?
Способы вытягивания сигнала из-под помех делается корреляционной обработкой с уширением полосы сигнала. Если речь идёт о конкретно связи с Вояджерами, то пространственную селективность никто не отменял.

[sergey_g]

Энергетика приёмников и передатчиков на КА ограничена, поэтому для того, чтобы поддерживать связь с удаляющимся аппаратом, наращиваются возможности наземного сегмента. В чём проблема?

Особенно ни в чем, поток радиоизлучения от Юпитера забивал передатчик Вояджера - это как разговаривать рядом с работающим отбойным молотком, та же разница в 80 дБ по интенсивности.

[Зануда]

Насколько зоны, в которых сосредоточено большое количество ионизированных частиц (пояс Ван Алена или окрестности Юпитера) влияют на радиосвязь? Скажем, возможно ли, находясь в этих зонах, передавать радиосигнал без существенных помех? Требуется ли сигнал специально усиливать? Или, находясь в подобных зонах, возникает радиомолчание?
Спасибо.

Как зануда и радиофизик отмечу, что большое количество ионизированных частиц - в ионосфере, в радиационных поясах их плотность и, соответственно, влияние на радиосвязь, на несколько порядков меньше. Для Земли это, AFAIR, 10e6-10e8 и 1 электрон на кубический сантиметр соответственно.

Для находящихся вне ионосферы передатчиков она (ионосфера) будет влиять как источник шумов и (для длинных волн*) довольно странное зеркало. Странное - потому что в магнитном поле плазма расщепляет электромагнитные волны на компоненты, отличающиеся поляризацией и распространяющиеся с разной скоростью. Интерференция этих волн вызывает (при неподвижных приёмнике и передатчике) кратковременные замирания (фединг), хорошо знакомые радистам-коротковолновикам.

Впрочем, для частот много выше критической (ленгмюровской) влияние плазмы на распространение радиоволн станет пренебрежимо мало...

*) Длинные волны в данном контексте те, у которых длина больше, а частота ниже критической (ленгмюровской) частоты собственных колебаний плазмы.