Как космические аппараты связываются с Землёй?

Пару дней назад мне пришел следующий вопрос:

Здравствуйте! Возможно такой вопрос был ранее, но все равно интересно. Мы получаем информацию от космических аппаратов, которые находятся от Земли в миллиардах километрах. Как это происходит на таких огромных расстояниях?

Передатчики находящиеся на земле практически не ограниченны в мощности? да и техногенных шумов (таких как например радио, телевидение, сигналы мобильной связи и т.п.) в космическом пространстве практически нет.

Зонд «Новые Горизонты». Источник:spaceflightnow.com
Зонд «Новые Горизонты». Источник:spaceflightnow.com

Поэтому отправить сигнал на удалённый зонд не трудно. Нужен лишь передатчик достаточной мощности направленный в нужную точку пространства.

А вот принять ответный сигнал, это уже не простая техническая задача. Во-первых мы не можем неограниченно наращивать мощность передатчика на космическом аппарате. Это на Земле у нас в нашем распоряжении вся энергия всех электростанций, а в глубинах космоса исследовательский аппарат может расчитывать только на энергию своих батарей.

На больших расстояниях сигнал сильно рассеивается и ослабевает. Чем дальше аппарат — тем слабее сигнал. Интенсивность сигнала обратно пропорциональна квадрату расстояния до аппарата. Т.е. это значит, что если космический аппарат удалится на расстояние в два раза большее, то сигнал ослабнет в четыре раза.

Источник: youtube.com
Источник: youtube.com

Кроме того уже на Земле его забивают другие техногенные сигналы. Чтобы уловить такие слабые сигналы на Земле строятся антенны-приёмники больших размеров (чем больше тем лучше), а чтобы отличить сигнал от шума, создают несколько антенн на большом расстоянии друг от друга, если все приняли сигнал, то значит он не шум, а сигнал с зонда.

Кроме того для обеспечения целостности данных используется помехоустойчивое кодирование информации (каждый байт информации содержит так называемые проверочные символы), которые позволяют определить была ли информация повреждена в ходе пересылки.

Так же на зондах ставят всё более мощные передатчики, и всё более совершенные системы фокусировки сигнала, чтобы свести рассеивание к минимуму. Но чтобы получать сигналы со старых и очень далёких зондов, приходится строить всё большие антенны.

Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.