Bei der Kommunikation mit interplanetaren Raumsonden ist es klar, dass man die durch Lichtgeschwindigkeit verursachte Verzögerung berücksichtigen muss. Abgesehen davon, was sind die aktuellen Limits für die Daten-Upload- und Download-Bitraten? Was ist die Hauptursache für die Begrenzung?
Die Lichtgeschwindigkeitsverzögerung ist für die Datenübertragungsraten meist irrelevant. Sobald Sie die Erdumlaufbahn verlassen, sind Übertragungen im Allgemeinen "Feuer und Vergessen"; Wenn Daten verstümmelt werden, planen Sie eine erneute Übertragung des verstümmelten Teils zu einem späteren Zeitpunkt.
Die Grenze für interplanetare Kommunikationsraten ist die Shannon-Grenze : wie schnell Sie Daten senden können, während Sie sie immer noch von Hintergrundgeräuschen unterscheiden können. Dies wird wiederum durch den Antennengewinn (eine größere Sende- oder Empfangsschüssel ermöglicht eine schnellere Übertragung), die Sendeleistung (ein „lauterer“ Sender kann Daten schneller senden) und die Entfernung (je weiter Ihre Antennen voneinander entfernt sind, desto mehr wird das Signal schwächer) beeinflusst hin zu Hintergrundpegeln und desto langsamer können Sie senden).
Aufgrund der vielen Variablen gibt es keine "erreichbare Bitrate". Es würde mich nicht überraschen, wenn Arecibo mit Gigabit- oder sogar Terabit-Datenraten mit einem Gegenstück im Neptun-Orbit kommunizieren könnte, während die ungerichtete Antenne der Galileo-Sonde mit nur 160 Bit pro Sekunde von Jupiter aus mit den Antennen des Deep Space Network kommunizieren könnte .
Wenn Sie sehen möchten, welche Art von Datenraten in der Praxis verwendet werden, zeigt Ihnen die Statusseite des Deep Space Network der NASA , welche Sonden gerade senden oder empfangen, und wenn Sie „Weitere Details“ auswählen, wird Ihnen die Übertragungsrate mitgeteilt (Zum Beispiel, während ich dies schreibe, empfängt Antenne 15 in Goldstone Daten von MRO mit 1,5 Mbps).
Die höchste Bandbreite für jede interplanetare Mission ist wahrscheinlich MRO , die an ihrem Höhepunkt eine Rate von 4,0 Megabit/Sekunde haben kann, wenn sie das Ka-Band und den erdnächsten Punkt verwendet. Ich vermute, dass die Rate von der Verwendung der größeren DSN-Antennen abhängt, die nicht immer verfügbar sind, obwohl ich die Berechnungen nicht durchgeführt habe, um dies zu bestätigen.
Wenn Sie den Mond mitzählen, ist LRO am schnellsten , das mit 100 Megabyte/Sekunde übertragen kann, schneller als die meisten Ethernet-Verbindungen! Es kann dies teilweise tun, weil es näher ist, und teilweise aufgrund der Verwendung von Laserkommunikation.
Der begrenzende Faktor ist, wie bei den meisten Kommunikationsvorgängen, das Signal-Rausch-Verhältnis. Dies kann auf verschiedene Weise verbessert werden. Der einfachste Weg besteht darin, das Signal zu verstärken, was die Verwendung von Richtantennen beinhaltet, die typischerweise größer sind als ungerichtete Antennen. Mit zunehmender Reichweite wird das Signal schwächer. Eine Erhöhung der Frequenz ermöglicht mehr Richtantennen und verringert im Allgemeinen auch das Rauschen. Dies berücksichtigt den Satz von Shannon , der in einer anderen Antwort erwähnt wurde.
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