Umlaufgeschwindigkeit der Parker-Solarsonde

Ja, es verursacht Verzerrungen.
Aber nein, das wird keine außergewöhnlichen Probleme aufwerfen.

Alle Raumsonden sind relativ zum Sender/Empfänger auf der Erde in Bewegung.
Diese Bewegung verursacht eine Verzerrung der Signalfrequenz und der Zeitsynchronisation.
Die Ursachen sind vielfältig, grob aufgelistet von den stärksten bis zu den geringsten:

• Zeitverzögerung aufgrund des Abstands zur Sonde
• Doppler-Frequenzverschiebung aufgrund der relativen radialen Bewegung der Sonde zur Erde
• Doppler-Frequenzverschiebung aufgrund der Bewegung des Senders/Empfängers auf der Erde. Immerhin dreht sich der Planet, was den Empfänger täglich mit einer Relativgeschwindigkeit von mehreren hundert Kilometern pro Stunde hin und her ruckelt
• Tatsächliche Zeitdilatation aufgrund der relativen Geschwindigkeit der Sonde zur Erde
• Tatsächliche Zeitbeschleunigung/Dilatation relativ zur Erde aufgrund sich ändernder umgebender Gravitationsfelder
• Frequenzverschiebung des Signals aufgrund des Auf- und Absteigens der Erde und der Schwerkraft der Sonne

Offensichtlich sind die letzten Punkte auf dieser Liste von verschwindend geringer Wirkung, aber die Ingenieure müssen sie berücksichtigen.

Da diese Verzerrungen jedoch bei allen Raumsonden auftreten, handelt es sich um ein gut verstandenes Studiengebiet.
Im Vergleich zu anderen Sonden wird das Kommunikationsregime der Parker-Sonde ein größeres Ausmaß an Schwierigkeiten erfahren, aber eine ähnliche Art von Schwierigkeiten wie frühere Sonden.
Die Bewegungsgeschwindigkeit der Parker-Solarsonde ist möglicherweise höher als bei allen anderen, mit denen wir zuvor kommunizieren mussten, aber der Unterschied ist nur eine Frage des Maßstabs, nicht der Art des Problems. Außerdem wird die Sonde näher an der Sonne sein als alles, womit wir zuvor kommunizieren mussten, so dass die Interferenzen von der Sonne auch größer sein werden als alle, mit denen wir zuvor fertig werden mussten. Aber auch das ist nur eine Frage des Maßstabs, keine Änderung der Art des Problems.

Wie die Antwort von @PcMans hervorhebt, werden die Auswirkungen vorhersehbar sein und bei früheren Missionen berücksichtigt worden sein und dieses Mal einfach größer sein.

Während die Frequenzverschiebung durch Abstimmung des lokalen Oszillators auf die eingehende Trägerfrequenz kompensiert werden kann, ist es auch notwendig, alles anzupassen, was andere Komponenten des Signals basierend auf der Frequenzmodulation abspaltet. Wenn Sie beispielsweise ein Fenster in der Nähe von 0 kHz haben, um den Träger abzugreifen, und eines bei 10 kHz bis 100 kHz, um etwas anderes abzugreifen, können diese bei 10,02 und 100,2 kHz enden.

Wie der Kommentar von @ ChristopherJamesHuff hervorhebt, wird es neben einer Änderung der Frequenz auch eine Änderung der "Zeitsynchronisation" geben. Die digitalen Einsen und Nullen des Datenstroms werden mit einer schnelleren oder langsameren Rate als nominal eingetaktet.

Ihr Kommentar weist auch darauf hin, dass dies bei der Cassini-Huygens-Mission nicht richtig berücksichtigt wurde und zu einem ernsthaften Problem bei der Mission führte, da die Firmware im Empfänger eines Raumfahrzeugs später nicht aktualisiert werden konnte. Aus Wie Huygens eine Katastrophe vermied

Zu Beginn des Designprozesses verstanden die Ingenieure auch eine weitere Folge des Doppler-Effekts. Aber irgendwie, als das Design entwickelt wurde, geriet diese Funktion irgendwie aus dem Blickfeld. Alle Entwurfsüberprüfungen des Probe Data Relay Subsystems (PDRS), einschließlich derer, die unter Beteiligung der NASA durchgeführt wurden, haben dieses Versehen ebenfalls nicht bemerkt.

Vermutlich wird das Deep Space Network der NASA all diese Effekte live berücksichtigen und auch den nahezu rohen Signalstrom für die zukünftige Verarbeitung aufzeichnen, falls ihre Live-Demodulatoren das Signal aus irgendeinem Grund nicht verstehen können.

Um das weiter zu untersuchen, habe ich gerade gefragt

• Wie roh sind die rohsten Signaldaten, die das Deep Space Network routinemäßig aus Sicherheitsgründen aufzeichnet?

Kommunikation bei hohen Dopplerverschiebungen

Die höchsten Geschwindigkeiten von Parker Solar Probe treten am nächsten an der Sonne auf, und bei niedrigen Sonne-Erde-Sonden-Winkeln wird es wahrscheinlich keine planmäßigen Datenübertragungen geben.

Parker wird jedoch viel Zeit bei fast ebenso hohen Geschwindigkeiten relativ zur Erde verbringen! Ich glaube also nicht, dass sie mit der Kommunikation auf eine niedrige Doppler-Verschiebung warten werden.

Kommunikation durch den Sonnenwind

Wenn die Sonde nahe an der Sonne vorbeifliegt, wird ein übertragenes Signal durch eine Region mit hoher und variabler Dichte geladener Teilchen gehen. Dies kann gleichzeitige Schwankungen in der Signalstärke und zufällige Verzögerungsverschiebungen verursachen, was es viel schwieriger macht, zu versuchen, das Signal zu bereinigen und zu decodieren.

• Was genau ist die Wechselwirkung, die Junos Daten-Downlink in der Nähe der Sonnenkonjunktion blockiert hat?

Da Parker über einen Computer und Speicher verfügt, müssen Sie nicht einmal versuchen, wertvolle Daten in Zeiten in Sonnennähe zu senden, in denen die Interferenzen am stärksten sind. Sie können sie später planen. Parker wird damit beschäftigt sein, Daten zu sammeln und eine sorgfältig ausgewählte Haltung beizubehalten, um sich hinter seinem schützenden Sonnenschild zu verstecken und nur bestimmte Dinge dahinter hervorblitzen zu lassen; die Spitzen seiner Sonnenkollektoren und vielleicht einige andere Sonden.

Parkers Flugbahn

Unten ist ein Diagramm des Sonne-Erde-Sonden-Winkels (scheinbarer Abstand zwischen Parker und der Sonne von der Erde aus gesehen) gegenüber der erwarteten relativen Geschwindigkeit.

4.5.7 Solar ConjunctionDie Farben ändern sich bei Schwellen von 5 und 3 von der Sonne, das sind einige Zahlen, die ich aus Abschnitten und 5.7.6 Solar Conjunctionaus Band 13 der DESCANSO-Serie herausgesucht habe ; Deep-Space-Kommunikation

Ich habe die Daten von JPLs Horizons wie folgt eingerichtet:

Unten habe ich rdotden Winkel Sonne-Erde-Raumschiff vom Starttag bis 2025-Aug-30in 1-Stunden-Intervallen aufgetragen:

Hier ist das Plotskript

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

fname = 'Parker Doppler 1h horizons_results.txt'
with open (fname, 'r') as infile:
    lines = infile.readlines()
a = [i for i, line in enumerate(lines) if 'SOE' in line][0]
b = [i for i, line in enumerate(lines) if 'EOE' in line][0]

linez = lines[a+1:b]
cols = (1,) + tuple(range(4, 11)) + (12, )

liszt, exceptions = [], []
for j, line in enumerate(linez):
    try:
        liszt.append([float(line.split(',')[i]) for i in cols])
    except:
        exceptions.append([line.split(',')[i] for i in cols])
        
data = np.array(liszt).T
JD, r, rdot, delta, ddot,Vsun, Vobs, SOT, STO = data

vbins = np.arange(101)
h, _ = np.histogram(np.abs(rdot), bins=vbins)
cs = np.cumsum(h)
cs = cs / cs.max()

if True:
    fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1)
    z = np.zeros_like(SOT)
    z[SOT <= 5.] += 1
    z[SOT <= 3.] += 1
    ax1.scatter(rdot, SOT, c=z, cmap='jet', marker='.', s=1)
    ax1.set_xlim(-100, 100)
    ax1.set_ylim(None, 60)
    ax1.set_ylabel('Sun-Earth-Parker angle (deg)')
    ax2.hist(rdot, bins=range(-100, 101, 1))
    ax2.set_ylabel('hours spent per km/sec')
    ax2.set_xlabel('relative speed (km/s)')
    if False:
        ax3.plot(vbins[:-1], cs)
        ax3.set_xlabel('cumulative probability')
    plt.show()