Was hindert die Raumsondenkommunikation daran, gestört zu werden?

Raumsonden verwenden Funkwellen, um mit der Erde zu kommunizieren - ich könnte mir vorstellen, dass eine Sonde, die vor vielen Jahrzehnten gesendet wurde, sehr wenig Energie verbraucht und von sehr weit weg ein unglaublich schwaches Signal zurück zur Erde sendet.

Ich frage mich nur, ob es für jeden auf der Erde nicht einfach wäre, ein Signal auf derselben Frequenz zu senden und das Sondensignal zu stören (ob unbeabsichtigt oder mit Absicht).

Meistens prallen der Standort und die Frequenzen, die Sonden verwenden, nicht von der Ionosphäre ab (aus offensichtlichen Gründen), damit der Skywave-Ansatz zum Stören funktioniert. Dann gibt es auch rechtliche Gründe und solche Methoden wären im Grunde ein Akt des Krieges / des Terrorismus / der Sabotage / jedes beängstigende Opsec-Wort. Aber es ist natürlich technisch machbar (um zu jammen, wäre es nicht so einfach, einen Man-in-the-Middle-Angriff zu machen). Senden Sie dieselbe Nachricht einfach um eine halbe Umdrehung (180°) phasenverschoben erneut, und die übertragene Nachricht wird genau gelöscht.

Antworten (5)

Eine Übertragung von einem zufälligen Ort funktioniert nicht. Die Funkantennen, die an den Standorten des Deep Space Network verwendet werden, um Daten an Weltraumsonden zu senden und von ihnen zu empfangen, sind stark gerichtet. Um das Signal zu stören, müssten Sie von einem Standort aus senden, der sich zwischen der empfangenden Antenne des Deep Space Network und der Weltraumsonde befindet.

Das würde bedeuten, eine Drohne zu verwenden, und es müsste eine ziemlich ausgeklügelte Drohne sein. Der Luftraum um diese drei DSN-Standorte ist stark eingeschränkt. Fliegen Sie mit einer Drohne in diesen eingeschränkten Luftraum und Sie werden in einer Bootsladung voller Schwierigkeiten stecken.

Ich frage mich, ob das Senden eines Signals mit der entsprechenden Dopplerverschiebung, das von der Ionosphäre oder dem Mond oder sogar von einem Flugzeug in angemessener Höhe reflektiert wird, erfolgreich wäre. Das Signal aus dem Weltraum ist so schwach, dass es leicht damit konkurrieren kann.
@mins - Das Abprallen von der Ionosphäre funktioniert nicht. Die Ionosphäre hat wenig Einfluss auf die Frequenzen, die für die Weltraumkommunikation verwendet werden. Das Abprallen von Flugzeugen funktioniert nicht; Flugzeuge vermeiden eingeschränkte Lufträume (und die Betreiber senden NOTAMs (NOtices To Air Men), um die Bereiche zu meiden, in denen die Antennen nachgeführt werden). Abprallen vom Mond wird nicht funktionieren, mit der möglichen Ausnahme von Sonden, die zum Mond geschickt werden. Selbst dann würde die sehr niedrige Albedo des Mondes das Senden eines sehr starken Signals erfordern. Es gibt nur wenige solcher Antennen auf der Welt. Amateurantennen würden es nicht schneiden.
Sie mögen Recht haben, aber ein paar Dinge sind nicht korrekt. Aus Voyager-Daten sehe ich, dass die DL-Frequenzen ungefähr 2,5 und 8,5 GHz betragen. Die Bänder S und X unterliegen der troposphärischen Ausbreitung . Ham verwendet Troposcatter und Moon Bounce (und erhält Voyager ).
@mins - Ja, das X-Band prallt bei niedrigen Einfallswinkeln von der Troposphäre ab . Der Empfang beginnt erst, wenn sich das Zielraumschiff weit über dem Horizont befindet – und dann gibt es keinen Einsatz von Troposcatter, um das empfangene Signal zu stören. Der Mondrückprall ist ebenfalls irrelevant, es sei denn, das Raumschiff befindet sich zufällig sehr nahe am Mond am Himmel, so nahe, dass sich der Mond in einem der Keulen der Antenne befindet. Schließlich sind das Empfangen und das Stören des Empfangs sehr unterschiedliche Konzepte.
Ich habs. Macht Sinn.
Nein, nicht kaufen. Der Signalpegel, der von einigen Raumfahrzeugen empfangen wird, ist so unglaublich niedrig (z. B. die Voyagers), dass ich sicher bin, dass es mit einem starken, vollständig außeraxialen Signal auf der entsprechenden Frequenz gestört werden könnte, das von der Seite auf die Antenne gerichtet ist. Jedes Parabolantennenmuster hat auffällige Seitenkeulen. Sie sind um mehrere Größenordnungen niedriger, aber da das empfangene Signal so schwach ist, benötigen Sie sehr wenig Strom in der Antenne, um dieses Signal zu überschwemmen.
@MarkAdler, einige sehr grobe Berechnungen für eine 70-Meter-DSN-Schüssel zeigen, dass die 90-Grad-Nebenkeulen (die, auf die Sie am wahrscheinlichsten zugreifen können, ohne zu viele Gesetze zu brechen) mindestens 80 dB schwächer sind als die Hauptkeule.
Gut! Siehe die Antwort von @RossMillikan unten zur Voyager-Signalstärke. Das und Ihre groben Berechnungen bestätigen meinen Kommentar und zeigen, dass es ziemlich einfach wäre, das Voyager-Signal mit nur -80-dB-Nebenkeulen zu überschwemmen. Diese Antwort ist falsch. Ross Millikan hat Recht.
@MarkAdler - Welche Nebenkeulen von -80 dB? JPL arbeitet seit mehr als 40 Jahren daran, diese Seitenkeulen zu reduzieren.
Es gibt nur so viel, was Sie tun können. Dieser Bericht bestätigt grob die Zahlen, mit Gewinnen bei 90° von der Mittelachse von 95 db unterhalb der Mittelachse für eine 70-m-Antenne. Der Bericht wurde geschrieben, um Antennengewinnmodelle für genau diesen Zweck bereitzustellen: um das Ausmaß von Funkstörungen auf dem DSN von terrestrischen Quellen zu bewerten.
Oh, und das ist bei Ka-Band. Im X-Band (das vom Voyager-Sender verwendet wird) beträgt die Zielpunktverstärkung eher 75 db, die Differenz beträgt also -85 db.
@DavidHammen Tatsächlich schneiden Amateurantennen es ab, um Signale vom Mond abzuprallen. Sie brauchen nur ein großes Setup und einen (anständig) leistungsstarken Verstärker. Wikipedia .

Also zunächst einmal, was braucht es, um das Signal überhaupt zu senden? Jeder Standort des Deep Space Network verfügt über eine 34-Meter-Antenne, die normalerweise für die Kommunikation im Inneren des Sonnensystems verwendet wird. Die Leistung beträgt ungefähr 200-400 W, in einem Band, in dem so viel Leistung schwer zu erreichen ist. Um das Signal zu stören, müssen Sie das Rauschen deutlich erhöhen. Insgesamt wäre es ziemlich schwierig, das zum Raumfahrzeug gehende Signal zu stören. Es könnte getan werden, aber der Bau von Schalen in der erforderlichen Größe ist eine knifflige Angelegenheit, obwohl ich nicht bezweifle, dass eine engagierte Quelle dies bei entsprechendem Wunsch möglich machen könnte.

Okay, was ist mit dem Rücksignal? Nun, das ist etwas einfacher, da das Signal am Boden eher schwach ist. Ich habe nicht das volle HF-Budget einer Mission, aber es ist sicher anzunehmen, dass es schwach ist. Dies wird jedoch einige ernsthafte Schwierigkeiten haben. Erstens ist die Antenne sehr gerichtet, es dringt nur sehr wenig HF in sie ein, außer im direkten Weg des Antennenstrahls. In der Tat aus diesem Papier, das Speisehorn, das im Wesentlichen der Empfänger ist, bei 22 Grad vom Strahl entfernt gibt es 38 dB, und das ist die beste Nebenkeule! Wenn das Horn richtig abgeschirmt ist, wie es wahrscheinlich in der Schüssel ist, fallen die Seitenkeulen dramatisch nach unten. Selbst wenn es nicht richtig abgeschirmt ist, wäre es zwar möglich, dieses Signal zu stören, wenn Sie den richtigen Ort dafür finden, aber es müsste ziemlich nahe an die Richtung herankommen, in die die Antenne zeigt, um dies zu nutzen. Außerdem sind die interessierenden Bänder im Wesentlichen nur Standortlinien. Sie müssten sich der Antenne nähern, um Erfolg zu haben, und das Signal würde direkt zum sendenden Gerät führen. Theoretisch wäre es möglich, aber es wäre schwierig zu erreichen.

Unterm Strich würde das wahrscheinlichste Szenario für eine Störung den Schuldigen schnell finden. Alle Raumfahrzeuge, die mir bekannt sind, haben eine Methode, um verlorene Daten erneut zu übertragen. Es wäre schmerzhaft für die NASA, aber von begrenztem Schaden, und die Person würde ohne Zweifel ziemlich schnell im Gefängnis landen.

Sidelobe Jamming ist möglich.
Es ist ganz sicher, nur schwierig. Ich vermute, dass die Nebenkeulen für DSN ziemlich niedrig sind, obwohl ich dazu keine sicheren Informationen habe. Es müsste immer noch Sichtverbindung bestehen, was das Auffinden des Störsenders erleichtern würde.
Ich konnte eine NASA-Studie für eine 64-m-DSN-Antenne finden . Wenn ich das Antennenmuster auf Seite 11 anschaue, würde ich schätzen, dass die 1. Nebenkeulen ~ 38 dB bei 22 Grad betragen. (Angenommen, die Punkte um 12 und 16 Grad, an denen die Kurve teilweise abflacht, sind keine Seitenkeulen, die ohnehin unterdrückt werden.)
@DanNeely: Schöner Fund. Das gilt jedoch eigentlich nur für das Feedhorn und wird daher wahrscheinlich nicht das gesamte System beeinträchtigen. Ich muss darüber nachdenken, wie sich das auf das System als Ganzes auswirken könnte. Hmmm...
Hoppla. Verpasst, das war nicht das vollständige Bild. Es ist auch ungewiss, wie sehr die Aufrüstung der 64-Meter-Schüsseln auf 70 Meter Mitte der 80er Jahre durch eine Studie von vor einem Jahrzehnt vorangetrieben wurde. (Kein Datum im PDF selbst; aber die neueste Referenz wurde 73 veröffentlicht). Das hatte ich in erster Linie als repräsentatives System im Sinn; auch wenn nicht, was die NASA tatsächlich betreibt.

Das Stören des Downlink-Signals ist ganz einfach. Es ist extrem leistungsschwach. Wenn Sie also nur eine Signalquelle in der Nähe der Empfangsantenne aufstellen, wird es wahrscheinlich genug Off-Axis-Verstärkung geben, damit Ihr Signal stärker ist. Diese Seite gibt den empfangenen Signalpegel von Voyager 1 an − 150.7 dBm. Selbst wenn Sie bei der richtigen Frequenz ein paar Watt erzeugen, werden Sie dies überschwemmen, wenn die Empfangsantenne mehr als in Ihre Richtung gewinnt − 150 dB oder so. Aber würdest du wollen?

Das Stören des Uplinks scheint aufgrund des hohen ERP von DSN-Stationen praktisch schwierig zu sein, aber Stationen sind nicht rund um die Uhr auf ein bestimmtes Raumschiff ausgerichtet, daher scheint es durchaus möglich zu sein, zwischen DSN-Aktivitätsperioden etwas zu senden. Das ist ziemlich erschreckend. Da aber Software-Updates nach dem Start möglich sind, gehe ich davon aus, dass einige Sicherheitsmaßnahmen enthalten sind, wenn sie nicht von Anfang an vorhanden sind.
@mins: Es wäre sehr schwierig, genug EIRP zu bekommen, um einen Befehl zu senden - deshalb hat der DSN so große Antennen. Nichts, was ein Amateur tun kann. Deshalb habe ich mich auf den Downlink konzentriert.

Vor langer Zeit habe ich an der Luft- und Raumfahrtuniversität der ehemaligen UdSSR studiert, und wir haben kurz das Thema Weltraumkommunikation behandelt. Der Hauptgrund war, dass diese Funkgeräte eine neue Technologie der damaligen Zeit (~1985) verwendeten, die so etwas wie "Breitbandkommunikation unter dem Rauschpegel" genannt wurde. Dies war eine Kombination aus Verschlüsselung und Funkübertragung, was Sie also empfangen würden, wäre ein breites weißes Rauschen mit sehr niedrigem Pegel, das von normalem Rauschen nicht zu unterscheiden ist. Wenn Sie jedoch die Modulationssequenz kennen, können Sie die Sequenz mit dem empfangenen weißen Rauschen kombinieren und das Signal extrahieren. Wohlgemerkt, diese Technologie war nicht digital und basierte auf analoger Datenverarbeitung. Die Hauptvorteile waren, dass es nicht zu erkennen war, nicht zu stören und eine Verschlüsselung gegeben war.

Ja, Spread-Spektrum-Modulation ist viel schwieriger zu stören, aber mir ist kein Raumschiff im Weltraum bekannt, das sie verwendet.

Es ist theoretisch möglich, aber schwierig, da die NASA Informationen wie die Frequenz nicht öffentlich veröffentlicht.

Darüber hinaus ist dies kein großes Problem, da es wirklich keinen Grund für irgendjemanden gibt, das Signal stören zu wollen.

Nicht öffentlich zugänglich? So erhalten Sie Voyager 1 und 2 und viele andere .
Die Frequenz ist öffentlich, klicken Sie z. B. auf den Link „Weitere Details“ auf DSN Now , nachdem Sie ein beliebiges derzeit aktives Gericht ausgewählt haben. Es hat auch keinen Sinn, die Frequenz zu verstecken, es ist heutzutage zu einfach, das Los zu scannen. Außerdem muss es registriert und genehmigt werden.
Was hindert die Raumsondenkommunikation daran, gestört zu werden?
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