Könnte "Live"-Video vom Mars übertragen werden?

Angesichts der heutigen Annäherung von InSight an den Mars und der Beobachtung durch die beiden CubeSats wird viel darüber gesprochen, "Live-Videos" von den CubeSats zu sehen. Ich bin mir ziemlich sicher, dass das einfach nicht passieren kann, aber ich frage mich, ob die Technologie zur Übertragung von Live-Videos tatsächlich existiert, ob es bei einer der Missionen bereits einen Camcorder auf dem Mars gab. Könnte Live-Video übertragen werden (dh gibt es eine Möglichkeit, die erforderliche Bandbreite in einer Entfernung vom Mars zu erhalten) und auf der Erde in einem lesbaren Format empfangen werden (natürlich nach Verzögerungen bei der Übertragung mit Lichtgeschwindigkeit)?

Wenn nicht, was wäre dann nötig, damit dies tatsächlich geschieht?

Es kommt darauf an , was "vorhanden" bedeutet . Meinen Sie mit existiert, dass Sie ein paar Jahre einplanen, um ihn in einen neuen Satelliten zu stecken und ihn in eine Umlaufbahn um den Mars oder auf die Oberfläche zu bringen, oder dass er die bereits auf dem Mars vorhandenen Satelliten und Lander verwenden müsste?
Was meinst du? Fragst du nach der Bandbreite? Lichtgeschwindigkeit? Leistung? Nyquist–Shannon? Kompression? -1 dafür, dass Sie eine äußerst unklare Frage gestellt und sie dann selbst mit der gesuchten Antwort beantwortet haben, ohne anderen eine klare Richtung zu geben, wonach Sie gesucht haben.
Meistens die Bandbreite.
Die beiden CubeSats ermöglichen eine Live- Telemetrieübertragung , kein Video. Nützlich, besonders wenn beim Abstieg etwas schief gehen sollte. (Ohne die CubeSats hätte InSight seine Telemetrie speichern und nach einer erfolgreichen Landung hochladen müssen.)
Stimme @Sam zu. Ich kann nicht einmal erraten, nach welchen Informationen Sie möglicherweise nur beim Lesen suchen. Sie würden nicht klären, welche Einschränkungen Sie im Sinn haben, Sie würden nicht klären, was Sie erwarten, was passieren wird, Sie würden nicht klären, welche Forschung Sie zu diesem Thema durchgeführt haben. Es gibt einfach nichts in der Frage, das irgendjemandem einen Kontext für die Antwort gibt. Würde gerne ablehnen, wenn ich es als unklar hätte schließen können und hätte markieren können.
Slow Scan TV mit sehr eingeschränkter Auflösung kann trotzdem live übertragen werden. Auf diese Weise ist eine Bandbreitenreduzierung auf etwa 10 % möglich.

Antworten (3)

Es stellt sich heraus, dass MRO für die Nähe des Mars zur Erde mit 4,0 Megabit/Sekunde auf dem Ka-Band senden kann. Das reicht für Videos in Standardauflösung. Etwas Größeres als MRO könnte also problemlos Video übertragen, allerdings nur, wenn die beiden Planeten nahe beieinander liegen.

MRO High-Gain-Antenne hat einen Durchmesser von 3 m - mars.nasa.gov/mro/mission/spacecraft/parts/antennas
Mit genügend CPU-Leistung für die Videokomprimierung (h.264, h.265 oder VP9) ist eine gute Qualität von 1280 x 720p30 bei dieser Bitrate sehr gut möglich. Oder je nachdem, wie komprimierbar das Video ist (ruckelige Bilder aus der Hand mit vielen Details im Fokus sind tendenziell am schwierigsten), ist auch 1080p möglich. Je mehr CPU-Zeit Sie aufwenden, desto besser ist der Kompromiss zwischen Qualität und Bitrate. Dies kann zu gewissen Latenzkosten führen, aber das ist im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeitsverzögerung völlig vernachlässigbar. Sie könnten Live-Videos vollständig aufbrechen, um 15-Sekunden-Blöcke parallel zu codieren, wobei Sie für eine hohe Qualität auf 1/4 Echtzeit auf 4 Computern codieren.
Von einem CubeSat mit begrenztem Leistungs-/CPU-Budget aus könnte ein Hardware-Video-Encoder mit fester Funktion, wie Sie ihn in modernen Grafikkarten und Mobiltelefonen finden, bei 4 Mbit / s für 720p-Inhalte eine vernünftige Arbeit leisten. Vermutlich wäre die Szene ziemlich bewegungsarm (und / oder konsistente Bewegung von allem, sodass Bewegungsvektoren für einen Block die Bewegung für den benachbarten Block vorhersagen), also einfach zu codieren (nicht viel Bitrate für gute Qualität). Je nach Szene können 1Mb/s für YouTube-Qualitätsstufen ausreichen.
@PeterCordes richtig, obwohl ich mich frage, wie ein handelsüblicher Hardware-Videoencoder ohne Strahlungshärtung oder ähnliches nach der Reise zum Mars noch funktionieren würde! Das allein (für einen so unkritischen Teil der Mission) wäre interessant zu sehen.
Kommentare sind nicht für längere Diskussionen gedacht; diese Konversation wurde in den Chat verschoben .

Diese Antwort zeigt beispielsweise die Mathematik hinter den Voyagern, die mit einer Bandbreite von ~ 1 kHz bei 20 Milliarden Kilometern rauschbegrenzt sind. Bei 100 Millionen km würde eine Antenne in Voyager-Größe mit wenigen Watt ein Signal auf der Erde um 46 dB stärker machen, sodass Sie mit der 70-m-Schüssel und dem Empfänger mit einem NEP von 20 Kelvin um (40 MHz) rauschbegrenzt wären. Dies sind handwinkend grobe Zahlen, aber mit vorhandener und nicht einmal neuer Technologie ist ein vernünftiges Video möglich. Aber die logistische Umsetzung ist immer noch eine Herausforderung.

Die rauschbegrenzte Bandbreite skaliert ungefähr linear, wenn Sie also 7 Minuten lang 100 W zu übertragen hätten, in diesem Fall kein Problem!

Könnte die laserbasierte Kommunikation dabei helfen, eine größere Bandbreite zu sichern?
@karthikeyan Ich bin mir nicht sicher, ob dort die Anforderung "vorhandene Technologie" gilt. X-Band-Mikrowellen erreichen die Erde problemlos, Tag oder Nacht, klar oder wolkig. Optical benötigt gutes Nachtwetter oder einen Empfänger im Orbit. Diese Dinge müssen gebaut werden, aber im Prinzip könnte es funktionieren. Wie entwickelt sich die optische Fernkommunikation im Weltraum? und auch Gibt es Pläne oder ein Programm für einen optischen Relaispfadfinder für den Weltraum?
Die Konnektivität der letzten Meile kann mithilfe von Mikrowellen hergestellt werden. Aber was ich vorgeschlagen habe, war für die interplanetare Übermittlung von Daten. Wäre die optische Kommunikation bei der Fernkommunikation auf interplanetarer Ebene nicht effektiver? Ich könnte mich irren, also frage ich einfach.
@karthikeyan Meine Antwort basiert auf X-Band und das war's. Wenn Sie möchten, können Sie gerne eine zusätzliche optische Antwort hinzufügen. Vergessen Sie nicht, eine Diskussion darüber aufzunehmen, wie vorhandene Technologien genutzt werden , nicht nur vorhandenes Wissen.
Ich werde erwägen, einige hinzuzufügen, wenn ich maßgebliche Referenzen finden könnte
Die @karthikeyan-Kommunikation im Weltraum (und überall) ist durch Antennengrößen und die verfügbare Leistung begrenzt, das jeweilige Frequenzband ist weniger wichtig. Es gibt nichts Besonderes am sichtbaren Licht, außer dass das Sonnensystem in diesem Band ziemlich laut ist. Warum also nicht einfach etwas verwenden, wofür unsere Atmosphäre immer transparent ist und Mars eher ruhig ist? Es gibt kein „letzte Meile“-Problem, ganz im Gegenteil – was immer wir auf der Erde tun können, sollten wir auf der Erde tun. Zehn Meter Antennenöffnung? Bitte! Megawatt Versorgungsleistung? Billig! Techniker, Ingenieure, Materialien? Forderung!

Erwähnenswert ist, dass es 3 bis 22 Minuten dauert, bis Licht vom anderen einen dieser Planeten erreicht.

Und keine Übertragung kann die Lichtgeschwindigkeit überschreiten, abgesehen von einer umfassenden Überarbeitung der Physik, wie wir sie kennen.

Kein Gerät konnte jemals das Signal hier in weniger als drei Minuten haben.

Alle bejahenden Antworten verwenden eine Definition von „live“, die minutenlange Verzögerungen zulässt.

Das ist wahr, ich wollte die Lichtgeschwindigkeitsverzögerung nicht in die Verhinderung von Live einbeziehen. Ich meinte Video, das in Echtzeit vom Raumschiff gesendet wird, natürlich kann es nicht in Echtzeit empfangen werden.
Oder ein Koordinatensystem, in dem Licht augenblicklich vom Mars zur Erde wandert.
Um pedantisch zu sein, gibt es bei dieser Antwort so etwas wie "Leben" nicht, da ein Photon eine begrenzte Zeit benötigt, um sich so weit wie eine Plankenlänge zu bewegen.
@Phil Da dies auch für das persönliche Miterleben eines Ereignisses gilt, wäre eine vernünftige Definition von "live" eine audiovisuelle Erfahrung, die einer Anwesenheit entspricht.
Könnte "Live"-Video vom Mars übertragen werden?
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