Como as sondas espaciais enviam sinais para a Terra?

1 ano ago
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Uma comunicação eficaz é um dos requisitos mais fundamentais de qualquer missão espacial. Os astronautas em missões espaciais devem poder entrar em contato com as unidades terrestres em todos os momentos, a fim de realizar todos os tipos de exigências de missão, manobras e medidas de contingência.

Houston, nós temos um problema

Como você acha que a tripulação da Apollo 13 conseguiu que Houston soubesse que havia um “problema”? (Cortesia da imagem: Apollo 13 , o filme)

Mesmo objetos não tripulados, como satélites artificiais e sondas espaciais, precisam se comunicar com a estação terrestre consistentemente para trocar informações. Então, como esses objetos, que estão a centenas, milhares ou até milhões de quilômetros longe do planeta natal, conseguem entrar em contato com pessoas ligadas à Terra?

Comunicando-se através de ondas eletromagnéticas

Toda forma de comunicação no espaço é realizada por ondas eletromagnéticas . Estamos cercados por ondas eletromagnéticas em todos os momentos. Você deve estar familiarizado com o diagrama a seguir, que descreve vários componentes do espectro eletromagnético:

O espectro eletromagnético

O Espectro Eletromagnético (Crédito da foto: Designua / Shutterstock)

Como você pode ver nesta imagem, a luz visível, isto é, a luz que vemos e percebemos, é também uma espécie de onda eletromagnética. Da mesma forma, as ondas de rádio também são um tipo de onda EM. Estas ondas de rádio desempenham um papel fundamental na comunicação com satélites, sondas espaciais ou qualquer outro objeto feito pelo homem no espaço.

No entanto, com os avanços dramáticos na tecnologia de comunicação nos últimos cinquenta anos, a eficiência das ondas de rádio na transmissão e recepção de informações tem sido desafiada por um novo método de comunicação, conhecido como missão Laser Communication Relay ou LCRD , que ganhou imensa popularidade .

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Uma imagem conceitual do LCRD. Usando esta tecnologia, a NASA gostaria de reduzir o tempo necessário para transmitir imagens HD de Marte, ou seja, uma hora e meia, para apenas alguns minutos. (Fonte da imagem: http://www.nasa.gov/topics/technology/features)

Usando lasers em vez de ondas de rádio, codifica e transmite dados a taxas que são 10 a 100 vezes mais rápidas do que os melhores rádios de RF operando atualmente. A outra vantagem de usar lasers para comunicação é que, uma vez que eles podem ter comprimentos de onda menores do que as ondas de rádio, menos energia é dissipada quando eles viajam pelo espaço em comparação com as ondas de rádio.

No entanto, esta é apenas uma parte da resposta; também queremos saber sobre o método real pelo qual uma sonda espacial distante, como a Voyager 1, envia imagens incríveis para a Terra, ou como um astronauta pode falar com sua família do espaço.

Como as sondas espaciais se comunicam com a Terra usando ondas de rádio?

Agora que nós estabelecemos que todo objeto feito pelo homem no espaço usa ondas de rádio (ou lasers) para se comunicar com as pessoas na Terra, devemos nos mover para o processo real através do qual essas ondas eletromagnéticas recebem e entregam as mensagens pretendidas.

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Cada satélite ou sonda espacial está equipado com um transceptor – uma antena parabólica (semelhante àquela que você vê nos telhados, apenas muitas vezes mais potente) que emite sinais de rádio com a maior quantidade de energia possível dentro de seu orçamento de energia. Esses sinais são então detectados por antenas extremamente potentes e sensíveis, que então alimentam esses sinais para computadores de alta tecnologia para fazer muitos cálculos e extrair informações úteis desses sinais.

Deixe-me elaborar um pouco mais: as sondas espaciais contêm um monte de coisas de alta tecnologia a bordo que permitem que elas sustentem seu vôo e, mais importante, transmitam informações para a Terra. Quando uma sonda espacial, digamos, a Voyager 1, clica em uma imagem de um planeta ou corpo celeste com sua câmera, ela a converte em um grupo de 1s e 0s com a ajuda do computador a bordo. Sim, uma imagem de alta definição, ou qualquer outro tipo de dados, pode ser codificada usando nada além de 1 e 0!

O computador então transmite esses 1s e 0s para algo conhecido como transponder, que “coloca” esses números em ondas de rádio e transmite essas ondas de rádio pelo espaço. Uma vez transmitidas, essas ondas viajam por uma distância muito longa e, muito previsivelmente, demoram muito tempo antes de chegar à Terra.

Voyager 1

A partir de outubro de 2014, leva 18 horas para uma transmissão da Voyager 1 atingir a Terra!

De volta à Terra, temos uma série de antenas de rádio muito poderosas chamadas Deep Space Network ou DSN , que são responsáveis ​​pela parte de ‘recepção’ da transmissão. O DSN consiste de três instalações (em Goldstone, perto de Barstow, Califórnia; perto de Madri, na Espanha; e perto de Camberra, na Austrália) espaçadas em 120 graus de longitude, o que ajuda a manter um fluxo constante de diálogo quando a Terra gira. Como o sistema de telecomunicações mais sensível em todo o mundo, ele suporta missões interplanetárias e vários satélites que orbitam a Terra.

Essas antenas detectam os sinais (que contêm informações relativas à localização atual da sonda e sua integridade, juntamente com os dados científicos necessários, ou seja, fotos e arquivos de áudio) transmitidos pela sonda e os transmitem aos computadores, que os decodificam , informação útil.

Voyager capturou imagens

Imagens de vários planetas enviados pela Voyager 1 durante o curso de sua jornada (Crédito da foto: Voyager.jpl.nasa.gov)

Para colocar todo esse conceito de transmissão e recepção em perspectiva, considere este exemplo da vida diária: quando você publica uma selfie em uma rede social, ela é entregue a todos os seus amigos (conectados à Internet) instantaneamente. Isso ocorre porque o smartphone funciona como um transmissor das ondas de rádio; transmite a sua selfie em sinais elétricos que “navegam” em ondas de rádio e são subsequentemente recebidos por uma antena no smartphone do seu amigo. A mesma coisa acontece (apenas na direção oposta) quando o seu amigo envia uma foto e você pode baixá-la no seu smartphone.

Como o nome indica, o DSN é normalmente usado para detectar sinais provenientes de objetos distantes no espaço. A comunicação com naves espaciais como a ISS também pode ser mantida usando outras antenas menos potentes. Independentemente das ondas eletromagnéticas que estão sendo usadas (ondas de rádio ou lasers), o mecanismo básico de comunicação com sondas e satélites artificiais permanece o mesmo. Se não fosse por essa técnica simples, mas incrivelmente eficaz de comunicação, nunca poderíamos explorar a vastidão do espaço. Recrutar astronautas também seria muito mais difícil.

Referências:

  1. NASA – Voyager
  2. NASA Spaceplace
  3. NASA – Deepspace
  4. Wikipedia
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