Mars Yörünge Uyduları ve Rover Haberleşmesi Dinlenebilir Mi?

1964 yılından beri Mars gezegenine çeşitli araçlar gönderiliyor. Bu uyduların ve yüzey araçlarının gönderiliş zaman sıralamasını linkinde görebilirsiniz. Özellikle 1996 yılından itibaren, teknolojik imkanların gelişmesi ile birlikte Mars ile daha başarılı haberleşme uygulamalarının gerçekleşmesi mümkün oldu diyebiliriz.

Bildiğiniz gibi günümüzde uzak mesafeler arasında haberleşme, paketlerinin daha az kayıpla ve daha az hata ile bize ulaşması mümkün olabiliyor. Pek tabii ki Mars ile Dünya arasındaki mesafeden dolayı hiçbir zaman gerçek-zamanlı bir telefon görüşmesi gibi mesajlaşma mümkün olmayacak.

En uygun koşullarda dahi ışık hızındaki bir mesaj; Mars’tan Dünya’ya 3 veya 22 dakikada gelebiliyor. Bu mesajın Derin Uzay Ağı (Deep Space Network-DSN) istasyonlarınca kayıt altına alınması ise en az yarım saat süren bir işlem. Bir başka deyişle yüksek çözünürlüklü, renkli bir görüntünün radyo dalgaları ile iletilmesi ve NASA‘ya ulaşması için en kısa zaman dilimi yaklaşık 30 dakikadır ancak bu süre birkaç saat de sürebilir.

Bu yazıda; öncelikle 2012 yılından bu yana ciddi anlamda birçok veriyi bize ulaştıran ve en başarılı gezgin araçlardan olan Curiosity’nin (Merak) ve yörünge uydularının hangi haberleşme kanalları ile nasıl mesaj ilettiklerini kısaca özetledik. Bir yandan da Dünya’daki radyo amatörlerinin Mars’tan gelecek bu bilgi mesajlarını dinleyip dinleyemeyeceği sorusunu cevaplamaya çalıştık.

2012 yılında Curiosity Mars’a iniş yaptıktan sonra Dünya’ya birçok bilgi gönderdi. Mars, Dünya’dan farklı ve kendine özgü yapısı ile haberleşme için de yeni teknolojileri ve yeni yöntemlerin kullanılmasını gerektiriyordu. Mars ile Dünya arasındaki mesafeden dolayı ve her iki gezegenin de sürekli kendi eksenleri etrafında dönmeleri sebebi ile gönderilen mesajlarda bozulma ve kayıplar muhakkak olmaktadır.

Ayrıca uzayın büyüklüğü sebebi ile radyo dalgaları çok büyük mesafelere yayıldığından enerjilerinde de büyük kayıplar meydana gelmektedir. Bu durumda bahse konu kayıpları karşılayabilecek çok daha güçlü ve büyük antenler kullanılması gerekiyor.

Dünya’dan yaklaşık 200 milyon kilometre uzaklıktaki Mars’tan saniyede 1,5 Megabit veri alabiliyoruz. 7,5 milyar km ötedeki Pluto’dan ise saniyede 1 kilobit bilgi indirilebiliyor. 200 milyon kilometre uzaklık ne kadardır zihninizde şöyle canlandıralım, bu mesafeye yaklaşık 143 tane Güneş veya 15.696 tane Dünya’yı ard arda boncuk gibi dizebilirsiniz. (Basit bir bölme işlemi ile örneğimin doğruluğunu test edebilirsiniz).

Artık yeni teknolojiler ile de veri transferi yapıyoruz. Daha geniş bantta, daha kaliteli görüntülerin iletiminde lazer teknolojisi de kullanılmaya başladı. 2013 yılında ilk kez Dünya’dan Ay’daki Ay Keşif Uydusu’na (LRO) Mona Lisa tablosunun bir görüntüsü lazer ile iletilmiştir.

Resim-1. Lazer ile iletilen Mona Lisa resmi. (Image Credit: Xiaoli Sun, NASA Goddard)

Resim-1. NASA, yeni lazer iletişim teknolojisini test etmek için Mona Lisa’nın bu görüntüsünü Dünya’dan Ay’daki Ay Keşif Uydusu’na gönderildi. Her piksel, lazer darbesi ile iletildi, ancak Dünya atmosferindeki türbülans, solda görebileceğiniz gibi bazı bozulmalara sebep oldu. Sağdaki resim ise Mona Lisa’nın hata düzeltme programı kullanılarak temizlendikten sonraki halini göstermektedir.

Yörünge izleri nedeniyle Mars ve Dünya arasındaki mesafe sürekli aynı değildir. Kabaca 100.000.000 km ile 400.000.000 km arasında değişmektedir. Bu mesafe Ağustos 2012’de yaklaşık 248.000.000 km. idi. Mars’ta bir gün (SOL olarak bilinir), Dünya günü ile neredeyse aynıdır, ancak 1 SOL 24 saat 39 dakikadır. Mars’ta bir yıl  da yaklaşık 686 Dünya gününe denk gelmektedir.

Gün, saat gibi kavramları mutlak ve değişmez olmadıklarını unutmayalım. Bunlar birer kabuldürler. Dünya’nın kendi ekseni etrafında bir kez dönüşünü örneğin 50 saat olarak tanımlamış olsa idik, bugünkü kullandığımız 1 saatlik süreden daha farklı bir zaman dilimini 1 saat olarak tanımlamış olacaktık. Dünya bizim için referansımız olduğundan, bu durumda diğer gezegenlerdeki zaman dilimlerini de alışkın olduğumuz standart zaman dilimleri ile tanımlamak zorunda kalıyoruz.

Mars ve Dünya arasındaki tüm iletişimde yukarıda da ifade edildiği şekliyle önemli bir gecikme mevcuttur. Haberleşme sinyalleri ışık hızında ilerlemesine rağmen, mesajın diğer tarafa ulaşması 3 ila 22 dakika sürebileceği ve de Mars ile Dünya arasında karşılıklı gerçek zamanlı (real-time) bir telefon görüşmesi mümkün olmayacağını yazımızın başında da örnek olarak vermiştik.

Son 20 yılda Mars’a gönderilen bazı önemli araçlar şunlardır:

• Sojourner yüzey aracı (1997-Yüzeyde ancak pasif)
• Odyssey yörünge uydusu (2001)
• Express yörünge uydusu (2003)
• Opportunity yüzey aracı (2004)
• Reconnaissance yörünge uydusu (2006)
• Curiosity yüzey aracı (2012)
• İlave olarak, Beagle 2 indikten sonra kayboldu. Spirit ve Opportunity ile iletişimi kesilmiştir.
• Mars Hope Probe uydusu (bu hafta içinde gönderildi).
• 2020’de Perseverance (Azim) ve Çin uzay aracı Tianwen-1 Mars gönderilecek.

Curiosity Haberleşmesi

Güçten tasarruf etmek için Curiosity gezgini, Dünya’ya doğrudan mesaj göndermek yerine, MRO ve Odyssey gibi Mars’ın etrafında dönen diğer uzay araçları vasıtasıyla Dünya ile iletişim kurmakta. Dünya’da üç ana yer istasyonu bulunuyor. Bunlar: Gladstone (California), Canberra (Avustralya) ve Madrid (İspanya). Her birinde bir adet 70 metre çapında anten ve iki veya daha fazla 34 metre anten dahil olmak üzere benzer donanımlar bulunuyor.

Yapı genel olarak NASA’nın Derin Uzay Ağı (Deep Space Network-DSN) için yer istasyonları olarak bilinmektedir. Bu açıklamadan sonra, Curiosity (Merak) iletişimi için bileşenlerin diyagramına birlikte bakalım.

Resim-2. Curiosity’nin Mars ile Dünya arası iletişimi gösteren diyagram. (Image Credit: NASA/JPL)

Uzay Haberleşmesinde Neden X Bandı Kullanılır ?

Radyo amatörleri haberleşme sinyallerinin Yüksek Frekans (High Frequency-HF) bandında (1,8 MHz-30 MHz aralığında) ister yerden, ister uzaydan iletilsin; Dünya’yı çevreleyen İyonosferik katmanlardan geçmekte zorlandıklarını bilirler. Bazı koşullarda yüksek elektronik yoğunluktaki bu bölgeler radyo dalgaları için adeta ayna görevi görür.

Uzak istasyonlar ile iletişim kurmak isteyen amatör telsiz istasyonları için bu durum büyük bir avantaj olarak kullanılabilir. HF dalgaları İyonosfer ve Dünya arasında ardı ardına yansıyarak DX istasyonlarına ulaşabilir. Ancak aynı durum uzaydaki araçlar ile iletişimde büyük bir sorun olabiliyor.

HF bandı ile ilgili kayıplar, gürültü ve bant genişliğinin yetersizliği gibi birçok sebepten dolayı uzaydaki uydular ile haberleşme için HF yerine daha uygun olan X-Band kullanılmaktadır.

Ancak X-Band çok yoğundur zira herkes ulaşabilmektedir. Genlik Modülasyonu (Amplitude Mode-AM) veya HF için kullanılan antenlere kıyasla düşük güç ve nispeten basit ekipmanlar ile kullanılabilir. X bandında daha az bozulma olduğundan QRM (amatör telsizcilikte istenmeyen girişimin kısaltması) ve büyük hacimli verilerin aktarımına izin verir.

Amatörler 435/145 MHz ve 435/2.400 MHz’de B, S ve L modunda çalışan transponderlar ile donatılmış 1988 yılındaki küçük OSCAR-13 uydusunda bu avantajlardan yararlanabiliyordu.

Birçok X bandı uygulaması uydular ile çalışır. Ancak birkaç GHz frekanstaki radyo dalgaları, uzun dalga (AM) veya V/UHF gibi düzgün çalışmaz. Binalar, bulutlar, havadaki parçacıklar sebebi ile yansıtılırlar. Bu sebeple X bandı daha çok uzay çalışmalarında kullanılmaktadır. Bu nedenle uzay haberleşmesi için ekipmanlar Kilowatt güçlerine ve metrelerce çaptaki büyük antenlere yükseltildi.

Resim-3. X-Band haberleşme. (Image Credit: NASA/JPL)

Günümüzde X bandı gökbilimcilerin çok uzak hedeflerdeki gezegenler için on milyonlarca kilometreyi aşabilecek çok hassas ölçümler yapmasına izin vermektedir. Güneş sistemi dışındaki Pioneer ve Voyager’lardan, Güneş sistemi sınırlarında seyahat eden uzay araçlarından, kuasarlardan ve derin gökyüzünden X bandında veri alabilmektedir.

Mars Keşif Uydusu (Mars Reconnaissance Orbiter-MRO)

MRO 1.000 Kg’lık bir uzay aracıdır. Ayrıca 1.000 Kg’a kadar da yük taşıyabilir. Başlıca iki görevi vardır. Birincisi Mars’taki iklim koşullarını ve Mars yüzeyindeki özellikle su kaynaklarını keşfedebilmek için gözlemler yapmak, ikincisi Mars yüzeyindeki araçlar ile Dünya arasında haberleşme sırasında bir röle vazifesi görmektir.

Resim-4. Mars yörüngesindeki MRO uydusu. (Image Credit: NASA/JPL)

MRO, her 1 saat 52 dakikada bir Mars çevresinde bir tur atmaktadır. Bu esnada yüzeye en yakın 250 km, en uzak 316 km mesafede bulunmaktadır. MRO üç farklı frekans bandını kullanır. Bunlar:

X-Band (8 GHz)

Lansman ve seyir aşamasında ve ayrıca Mars’ın yörüngesinde Dünya ile birincil haberleşmede kullanılır. Kullanılan merkez frekansları mesaj gönderme (TX) için 8.439 GHz ve alma (RX) için 7.183 GHz’dir. 50 MHz’lik bir bant genişliği tahsis edilir.

Ka-Band (32 GHz)

X-bandını kullanmaya kıyasla Uzay-Dünya iletişimi performansını değerlendirmek için deneysel bir haberleşme kanalıdır. Sadece MRO tarafından iletimde (transmit) kullanılır. Merkez frekansı 32.0 GHz‘dir ve Ka-band için 500 MHz’lik bir bant genişliği tahsis edilmiştir.

UHF (400 MHz)

Mars’ın yüzeyindeki gezgin araçtan gelen komutları ve verileri Dünya’ya aktarmak için kullanılır. MRO, frekansı 390 MHz ila 450 MHz arasında değişen 16 önceden ayarlanmış kanala sahiptir. Yarı dubleks kullanırken (gönderme-TX veya alma-RX) herhangi bir kanal seçilebilir, ancak full dubleks TX kanalları kullanılırken 435 ila 450 MHz aralığından ve RX kanalları 390 ila 405 MHz aralığından seçilir.

MRO’nun Antenleri

• Yüksek Kazançlı Anten (High Gain Antenna-HGA),
• 3 metre çapında parabolik çanak anten.
• X-bandı iletim ve alma ve Ka-band iletiminde (MRO, Ka-bandı sinyallerini alamaz) kullanılır.

HGA, Mars’ın etrafında dönerken Dünya ile birincil iletişim için tasarlanmıştır. Anten kazancı, sinyal frekansına ve yer istasyonu çanaklarına ne kadar doğru yönlendirildiğine bağlıdır:

• X-Band Gönderme (TX): 46.7 dBi
• X-Band Alma (RX): 45.2 dBi
• Ka-Band Gönderme (TX): 56.4 dBi

Anten merkezinde biraz söndüğünde bu kazançların azaldığını unutmayın. Örneğin, anten merkezden 10 milli radyan uzakta ise, X-Band gönderme (TX) anten kazancı yaklaşık 8 dB azaltılarak 38,7 dBi’ye düşmektedir.

HGA’ya bağlı ve aynı yöne bakacak şekilde Düşük Kazançlı Anten-1 (Low Gain Antenna-LGA-1). LGA-1 ve LGA-2, Dünya’ya, örneğin örneğin lansman sırasında ve acil durumlarda. HGA’dan çok daha geniş bir ışın genişliğine sahiptirler. Yani HGA gibi Dünya yer istasyonuna doğru bir şekilde işaret etmeleri gerekmez.

Dezavantajı, daha düşük kazanca sahip olmaları ve bu nedenle alınan sinyallerin çok daha zayıf olması ve daha düşük veri hızlarına yol açmasıdır. Anten kazancı:

• X-Band Gönderme (TX): 8.8 dBi
• X-Band Alma (RX): 8.4 dBi

Düşük Kazançlı Anten-2 (LGA-2), aynı zamanda HGA’ya bağlı, ancak ters yöne bakacak şekildedir ve LGA-1 ile aynı kazanç özelliklerine sahiptir.

UHF anteni, Mars’ta iniş yapan araçlarla iletişim için tasarlanmıştır, örneğin Curiosity de inişinde bu anteni kullandı. Anten kazancı, frekans ve işaretleme yönüne bağlı olarak önemli ölçüde değişir.

Örneğin, 437 MHz’de kazanç 5 dBi’dir, ancak merkezden 30 derece uzakta olduğunda neredeyse 6 dBi’ye kadar değişir. 401 MHz’de kazanç merkezde 2 dBi, merkezde ise 4 dBi 30 derecedir.

MRO Alıcı-Vericileri Maksimum İletim Gücü

• X-Band: 100 Watt,
• Ka-Band: 35 Watt,
• UHF Band: Tam çift yönlü (Full Duplex) 5 Watt, yarım çift yönlü (half duplex) 7 Watt.

UHF alıcı-vericisinin, iletim veya alma sırasında half duplex çalışabileceğini, ancak her ikisinin aynı anda çalışamayacağını unutmamak gerekir. (UHF: 5 Watt full-duplex, 7 Watt half-duplex)

UHF alıcı-vericisinin ise -130.8 dBm’lik bir alıcı güç eşiği vardır. Eşiklerin veri hızına bağlı olarak değiştiğini unutmayın, örneğin düşük veri hızlarını kullanırken, alıcı-verici daha düşük güçlü alım sinyallerini anlayabilir; daha yüksek veri hızları kullanırken, telsizin daha güçlü sinyaller alması gerekir. UHF alıcı-vericisi en düşük veri hızı olan 1kb/s için alma eşiğini -130.8 dBm’dir. Ancak 2Mb/s için eşik -99.6 dBm’dir.[/box]

MRO’nun verileri Dünya’ya geri gönderebileceği veri hızı, aynı zamanda alınan sinyal gücüne bağlıdır: Dünya’da alınan sinyal ne kadar zayıf olursa, kullanılan veri hızı o kadar düşük olacaktır. Sinyal gücünün değişmesine katkıda bulunan başlıca faktör, mesafedir. Daha önce belirtildiği gibi, Mars ve Dünya arasındaki mesafe yaklaşık 100 milyon ila 400 milyon km arasında değişmektedir.

NASA-Derin Uzay Ağı (DSN) birden fazla görev için kullanıldığından, MRO ve Dünya arasındaki iletişim için sınırlı süreler vardır.

Uydunun X-band alıcı-vericiden DSN 34 metre çanağına günde 2 geçiş olur. Günde yaklaşık 8 saat, MRO Mars’ın arkasındadır (Dünyaya bakış açısı yoktur) ve bu da günde 16 saat potansiyel iletişim süresi bırakır. (MRO’nun birincil bilim misyonu sırasında günde yaklaşık 10 veya 11 saat veri iletmesi planlanmıştı.)

X-Bandından DSN 70 metre çanak antene haftada üç geçiş olur. Ka-band için haftada iki kez DSN 34 metre çanak antene MRO, Curiosity’nin Dünya ile iletişim kurması için birincil röle düğümüdür (Orbiter yedek röledir). Haberleşmede, depola ve ilet (store and forward mode) modunu kullanıyor.

Mars’tan Dünya’ya gönderilen veriler için, Curiosity UHF bandının menzilinde iken MRO’ya veri iletmek için kullanır. Curiosity, günde yaklaşık 2 kez iletişim için yaklaşık 6 ila 9 dakikalık zaman penceresine sahiptir. MRO tarafından alınan veriler yerleşik bellekte saklanır.

MRO, tüm yüzey araçları için veri depolamaya günde 5 GB tahsis etti. MRO X-bandı bağlantısı kurabildiğinde, veriler tekrar Dünya’ya aktarılır. Benzer bir yaklaşım ile, ileri yönde, Dünyadan Curiosity’e, yani komut ve kontrol mesajları gönderme için kullanılır. Bunun için MRO, depolama için günde 30 MB ayırmıştır.

Güvenilirlik için Merak ve MRO arasındaki bağlantı, CCDCS tarafından tanımlanan Proximity-1 adlı bir protokol kullanır. MRO’dan Dünya’ya X-bandı bağlantısında böyle bir protokol mevcut değildir. Bu durumda basit bir hata kontrol protokolü kullanılır: MRO her kareyi Dünya’ya iki kez gönderir.

Odyssey Uydusu

Mars Odyssey yörünge aracı, 2001 yılında gönderilen 380 kg’lık bir uzay aracıdır ve birkaç bilim yükü ile birlikte 350 Kg. da yakıt taşımaktadır. Bilimsel yükler; özellikle Mars yüzeyinin fotoğraflarını çekmek (kızılötesi dahil), radyasyon seviyelerini ölçmek, toprakta su ve buz aramak için ve nötronları ölçmek için kullanılan spektrometrelerdir. Odyssey, MRO’nun yedeği olarak iniş için bir geçiş görevi de görebilir.

Resim-5. Mars yörüngesindeki Odyssey uydusu. (Image Credit: NASA/JPL)

Odyssey, her 1 saat 58 dakikada bir Mars çevresinde yörüngede dönmekte olup, yüzeye en yakın noktada 370 km ve en uzak noktada 444 km’dedir.

Odyssey’in Antenleri

Odyssey’de üç X-bandı anten ve bir UHF anteni vardır:

• Yüksek Kazançlı Anten (High Gain Antenna-HGA): Birincil Dünya haberleşme verisi için kullanılır, hem iletir hem alır. 1,3 m çapında parabolik antendir. Aktarım frekansı 8.406 MHz ve kazancı 38.3 dBi’dir. Alma frekansı 7155 MHz ve kazancı 36.6 dBi’dir. Yaklaşık 2 derecelik bir ışıma genişliği vardır.
• Orta Kazanç Anteni (Middle Gain Antenna-MGA). HGA ile aynı yöne işaret eden, sadece horn anteni vardır. Aktarım frekansı 8406 MHz ve kazancı 16.5 dBi’dir. 28 derecelik bir ışıma genişliği vardır.
• Düşük Kazançlı Anten (Low Gain Antenna-LGA): Acil durum iletişimi için kullanılan yalnızca bir alıcı antendir. Alma frekansı 7155 MHz ve kazanç 7 dBi’dir. 82 derecelik bir ışın genişliği vardır.
• UHF Anten: İniş yapan uzay araçları ile iletişim için kullanılır. 401 MHz ve 437 MHz frekanslarını kullanarak 5 dBi’lik pik anten kazancına sahiptir. 80 derecelik bir ışıma genişliği vardır.

X-bandı alıcı-vericisinin maksimum iletim gücü 15 W, iletim frekansı 8.406 MHz ve alma frekansı 7.155 MHz‘dir. Dünyaya gönderilen veride minimum 3.6 kb/s downlink ve 125 b/s uplink komutları için tasarlanmıştır.

UHF alıcı-vericisi maksimum 12 W iletim gücüne, 437 MHz gönderim (TX) frekansına, 401 MHz alma (RX) frekansına ve 8, 32, 128 ve 256 kb/s veri hızlarına sahiptir.

Curiosity Gezgini

Merak gezgini taşıyan uzay aracı 26 Kasım 2011’de fırlatıldı. Bir yıldan az bir süre Mars’a gidip Mars’ın yüzeyine inebileceği bir noktaya yaklaştı. 6 Ağustos 2012’de başarılı bir şekilde indi. Mars’taki Merakın kullanım ömrü bir Mars yılıdır (686 Dünya günü).

Resim-6. Curiosity gezgini. (Image Credit: NASA/JPL)

Curiosity’nin Antenleri

• Yüksek Kazançlı Anten (HGA): 25,5 dBi iletim kazancı ve 20,2 dBi alma kazancı olan, 25×29cm yüzey alanlı yama (patch) antendir. Telemetri için doğrudan Dünya’ya (Direct to Earth-DTE) haberleşme ve komuta için doğrudan Dünya’dan (Direct from Earth-DFE) iletişim için kullanılır.
• Düşük Kazançlı Anten (LGA): 5dBi kazancı vardır. Düşük oranlı DFE komutları için kullanılır. Veri hızı çok düşük olduğundan DTE için kullanılması amaçlanmamıştır.
• UHF Anteni: Mars röleleri ile Dünya’ya / ve Dünya’dan Mars’a iletişim için röle olarak kullanılır.

Yer İstasyonları, DSN

NASA, Dünya’da Derin Uzay Ağı (DSN) olarak adlandırılan bir dizi yer istasyonu işletmektedir. Daha önce de söylediğimiz gibi üç ana istasyon vardır.

Resim-7. Derin Uzay Ağı antenleri. (Image Credit: NASA)

Her istasyon, aşağıdakilerden oluşan neredeyse aynı anten ve ekipman setine sahiptir. Detaylı bilgi için aşağıdaki tabloya bakabilirsiniz.

Derin Uzay Ağı Antenleri

• 70 metre çapında parabolik çanak anten,
• 34 metre çapında HEF parabolik çanak anten,
• 34 metre çapında BWG parabolik çanak anten,
• 34 metre BWG anten.

Resim-8. DSN antenleri ve frekanslar, anten kazançları. (Image Credit: NASA)

Radyo Amatörleri için Geçmişte Yapılmış Örnek Bir Yarışma

24 Kasım 1996’da NASA’nın radyo amatörleri için ilan ettiği bir yarışmaya web sayfasından hala ulaşılabiliyor. Detaylara kısaca bir göz atalım.

Resim-9. Röle sistemi. (Image Credit: NASA/JPL)

Yarışmanın Amacı

Mars Röle Uçuş Testi , Mars Global Surveyor (MGS) uzay aracındaki UHF rölesinin bir testi olarak yapıldı. Test, uzay aracı fırlatılmasından yaklaşık iki hafta sonra gerçekleştirildi. Mars Rölesi, MGS ile Mars’ın yüzeyine yerleştirilen küçük istasyonlar arasındaki diğer görevler tarafından iletişim için Mars’ta kullanılacaktı.

Resim-10. Mars Global Surveyor (MGS) uydusu. (Image Credit: NASA)

Mars Rölesi iletim için 437.1 MHz ve alım için 401.5 ve 405.6 MHz frekanslarını kullanıyordu. Bu frekanslar radyo amatör gruplarına yakın olduğu için operatörler, NASA’ya yardım etmek ve yarışmaya katılabilmek için 437.1 MHz’de Mars Rölesi’nin işaretçi (beacon) sinyalini dinleme fırsatına sahip oldular.

Resim-11. MGS uydusu üzerindeki röle uçuş testi yapılandırması. (Image Credit: NASA/JPL)

Amatör Radyo Operatörleri Nasıl Katıldılar?

Mars Rölesi için beacon frekansı 437.1 MHz idi. Sinyal gücü, yeterli donanıma sahip amatörlerin işaret sinyalini 10 milyon kilometreye kadar mesafeden bile algılayabilmesi için yeterli idi. Dünyanın dört bir yanından amatörlerden sinyali izlemesi ve zamanın bir fonksiyonu olarak gücünü ölçmesi istendi (uzay aracı her 100 dakikada bir dönmektedir).

Bu Test Ne Zaman Yapıldı?

24 Kasım 1996’da, işaret yaklaşık üç gün boyunca açıldı. Uzay aracı dünyadan 5-6 milyon km arasında iken radyo amatörleri için deney yapıldı.  CW modunda bir başlangıç ​​döneminden sonra, beacon bir “sub carrier” üzerinde saf bir FM sinyali ile iletildi. Sinyal seviyesi yaklaşık 14 dB düşmesi bekleniyordu. Bu düşüş, amatör radyo bantlarındaki gürültü seviyesinin de altında kalıyordu.

Mars Röle Radyo Sistemi

Mars’ta, MGS’deki Mars Rölesi inişli enstrüman paketlerinden (kameralar, atmosferik ve meteoroloji enstrümanları dahil) telemetri alır.

• Alma Frekansı: 401.5275 MHz ve 405.625 MHz.
• İletim Frekansı: 437.100 MHz.
• Polarizasyon: RCP
• Verici Gücü: 1.3 Watt
• İşaretleme Modları: FM veya CW
• Veri Alma Hızı: Saniyede 8 ila 128 kilobit
• Bağlantı Marjı: Anten Marjı Tablosuna ve sinyal seviyesi şeması.

Resim-12. Dünya alıcı anten kurulumları ve Mars röle bilgileri. (Image Credit: NASA/JPL)

Amatör Radyo Denemesi 

Downlink frekansı 437.100 MHz idi. Bu frekans Doppler etkilerine göre değişmiştir. Mars Global Surveyor Spacecraft’ın downlink bağlantısı, Mars Röle vericisinden 1.3 Watt gücünde, 0 dBi’den daha iyi kazanç sağlayan bir anten aracılığıyla iletilecekti. Uzay aracı da dönme ekseni dünya noktasından yaklaşık 30 derece uzakta olacak şekilde dönecekti.

Bu, downlink sinyalinin dönme süresine göre artacağı ve azalacağı anlamına geliyordu. Mars rölesi anten kazancının, Dünya’dan görüldüğü gibi, uzay aracının her 100 dakikalık dönüşünden en az 30 dakika boyunca 0 dBi’nin üzerinde olacağı tahmin edilmekte idi.

Amatör Amatörlerinden Hangi Bilgiler İstendi?

• Anten konumunun enlem, boylam ve yüksekliği,
• Sinyalin UTC’ye göre bir ölçümü,
• Mümkünse alınan bilginin standart bir okumaya göre verilmesi,
• Radyo amatörleri isterlerse anten ve alıcı sistemleri hakkında her türlü bilgi (Örneğin, kazanç, gürültü rakamı, arama bant genişliği vb.).

2013 Yılında Juno’nun Yakaladığı Radyo Amatörlerinin “Hi” Mesajı

NASA’nın Jüpiter’e gönderdiği Juno uzay aracı, Dünya’ya yakın uçuşu sırasında “Waves” olarak bilinen radyo ve plazma dalgası bilim aracını kullanarak amatör radyo operatörlerinden koordineli, küresel bir mesaj dinledi. Bu spektrogram ve ses dosyası Waves’ın mesajı gerçekten algıladığını göstermektedir.

Resim-13. “HI” mesajı.  (Image Credit: NASA)

Bu etkinlik, Juno ekibi tarafından halkın katılımı amacıyla tasarlandı ve 1.400’den fazla radyo amatörü etkinliğe katılım sağladı.

Bu video dört dakikalık bir mini belgesel, “HI Juno” etkinliğine katılan amatör radyo operatörlerinin birkaçının çabalarını gösteriyor.

Aklımızda hala birçok cevap bekleyen soru ve açıklanması gereken teknik bilgiler var. Bir sonraki yazımızda devam etmek üzere herkese iyi çalışmalar dilerim.