Kysymys:
Kuinka paljon tehoa tarvitaan radiosignaalin lähettämiseen 100 km paksuisen kiinteän jääkuoren läpi?
jumpjack
2014-04-13 14:27:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kuvittele, että laitoin kelluvan koettimen Enceladon tai Europan jäätikön valtameren sisään: kuinka paljon virtaa radioni pitäisi pystyä kommunikoimaan ulkoisella pinnalla koettimen kanssa? Tai toisin sanoen, kuinka paljon vaimennusta 100 km kiinteää jäätä aiheuttaa radiosignaalille esimerkiksi UHF-taajuudella?

Suunnittele kunnollisen kokoisen reaktorin pakkaaminen.
Tulee mieleen pari vaihtoehtoista lähestymistapaa. Vedä optinen kuitu anturin taakse. Akustinen viestintä, joka voi toimia myös varmuuskopiona, jos kuitu katkeaa.
Maan jää on melko puhdasta vettä, joten se voi olla vähemmän ionista kuin Europa- ja Enceledis-jääpeitteet.Tässä on joitain tietoja meriveden (ja oletettavasti suolaisen jään kautta) lähettämiseen liittyvistä ongelmista https://fi.wikipedia.org/wiki/Communication_with_submarines
Ei vain maapallon jää, vaan melkein mikä tahansa vesijää.Veden jäätyessä epäpuhtaudet pakotetaan ulos kiteisestä matriisista sen muodostuessa.Epäpuhtauksien taskuja voi syntyä, mutta jää itse on melko puhdasta.
Joten pelin lopussa (ja vastausten jälkeen) ... Jos jokin radiolla varustettu sivilisaatio kehittyy Europa-jääkuoren alla ... emme koskaan tiedä.
Kolme vastused:
Andy aka
2014-04-13 15:28:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En voi vastata siihen suoraan, mutta Nasa tutkii Grönlannin jääpeitteitä lentotutkalla löytääkseen kallioperän syvyyden. Näin he sanovat jäästä ja radioaalloista: -

Jää reagoi toisaalta tutkan taajuudesta riippuen. Se heijastaa suurtaajuisia radioaaltoja, mutta huolimatta kiinteästä, matalataajuinen tutka voi kulkea jään läpi jossain määrin. Siksi MCoRDS käyttää suhteellisen matalaa taajuutta - välillä 120 - 240 MHz. Tämän avulla laite pystyy havaitsemaan jääpinnan, jään sisäiset kerrokset ja alla olevan kallioperän. "Jään pohjan kuulostamiseksi on käytettävä matalampaa taajuutta", sanoi CReSIS-tutkija John Paden. "Liian korkea taajuus ja signaali menetetään jäähän."

Tämä tuli täältä ja on mielenkiintoista huomata, että tämä on tutka ja vaatii heijastusta kallioperästä kulkemaan takaisin jään läpi vastaanottavalle lentokoneelle. Kuvittelisin, että heijastunut voima on murto-osa kallioon saapuvasta tulevasta voimasta, joten ehkä saatat 10x tämän matkan kiinteän jäänpinnan kautta yksisuuntaisella lähetyksellä.

Tässä on sellainen kuva kuin he saavat: -

enter image description here

Minusta näyttää siltä, ​​että + 3 km on mahdollista tutkalla. En tiedä mikä tutkasäteen kulma on, joten on mahdotonta laskea, kuinka suuri teho jääpinnalla on - lähetys lentokoneelta saattaa olla 1 MW: n pulssitutka, jolla on erittäin tiukka säteen kulma ja joka tuottaa tulotehon sadan watin jään yläpinta. Myöskään kallioperän heijastus ei ole tiukka palkki - tämä tarkoittaa, että takaisin heijastunut voima jakautuu ohuesti etäisyyden kasvaessa (katso Friis -yhtälöt). Myös lentokoneessa vastaanotettu teho on paljon pienempi kuin jääpinnalta tulevan tehon - katso jälleen Friisin yhtälöt.

Lisäosa

I oli ajatellut tutkasovelluksen linkkihäviötä: -

  • Linkkihäviö tasosta maahan. Halkaisijaltaan 2 m: n astian vahvistus on \ $ \ frac {\ pi ^ 2 D ^ 2} {\ lambda ^ 2} \ cdot 0,6 \ $ = 3,35 tai noin 10,5 dB. Jos lentokone on 1 km jään yläpuolella, linkkihäviö samanlaiseen astiaan (jäällä) on -21 (antennivahvistus) +32,5 + 20 log (MHz) + 20 log (km) = 11,5 + 46 + 20 = 78 dB linkki tappio. Jos tutkan lähtöteho on 1 MW (90 dBm), vastaanotettu signaali maanpinnalla / jääkorkin pinnalla on 12 dBm (16 mW).
  • Se on sama ongelma heijastussignaalilla. Pinnalla siihen kohdistuu sama vaimennus lentokoneeseen (78dB) saakka, joka on 1 km korkeampi.

Näitä häviöitä ei kohdata yksinkertaisen lähetyksen kautta jäällä - lähettämällä ja vastaanottavat antennit ovat joko jäässä tai sen pinnalla. Tämä kaikki on hyvä sille, että pystymme lähettämään yhteen suuntaan suurten jäämäärien läpi

Spehro Pefhany
2014-04-13 20:35:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Olettaen, että se käyttäytyy samalla tavalla kuin maapallolla oleva vesijää, tehtiin joitain mittauksia Ross-jään hyllyn etelämantereen RF-vaimennuksesta. Vaimennuksen pituuden havaittiin olevan 300-500 m taajuuksilla 75 MHz - 1,25 GHz.

(Vaimennuksen pituus on signaalin pudotuksen etäisyys 1 / e ~ = 0,368 ~ = -4,3 dB, jokseenkin analoginen aikavakioon)

Se tulee olemaan aika kaunis uhkaava määrä vaimennusta 100 km: n paksuudelle (jotain -950dB). Ei tapahdu.

Teho riippuu tietysti lähetettävien signaalien kaistanleveydestä.

Perspektiivisesti katsottuna kuun palautumisviestinnän ennätys on jotain 3mW lähetystehoa (~ -300dB vaimennus). Jos meillä olisi 1GW, se olisi toinen 115dB, mutta silti selvästi alle vaaditun.

enter image description here

En ole varma, mitä "vaimennuspituus" todella tarkoittaa.
Muokattu .. vai onko kysymys syvempi?
Ei, ei mitään syvempää. Mielenkiintoinen artikkeli ja yritän edelleen selvittää, mitä tulokset tarkoittavat - näyttää siltä, ​​että he yrittävät päätellä etäisyyttä katsomalla heijastuksia. Ehkä sinulla on parempi ottaa tämä. Se näyttää olevan ristiriidassa NASA: n tulosten kanssa vastauksessani, ja naarmuin aidosti pääni suuriin eroihin.
Kuinka "siirrät" vaimennuksesta dB tarvittavaan tehoon? (esim. 115 dB - 1 MW)
dB on 10 * log (x / y), jossa log on perusta 10 ja x / y on tehojen suhde. Jos x = 1 gigawatti ja y = 0,003W, se on noin 115 dB.
David Gooder
2015-11-02 21:52:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tällä hetkellä toimin tutkainsinöörinä Britannian Etelämantereen tutkimuskeskuksessa, joten luulen voivani auttaa.

Taajuus on tärkeää Jäätä (lukuun ottamatta joitain erityisiä aukkoja) mikään ei estä MF-taajuuksilla, mutta HF- ja UHF-jää ja vesi ovat hyvin samanlaisia, riittävän tunkeutumattomia.

Jos pidät taajuutesi riittävän matalana (alle 2,4 MHz) kuin luulen (olettaen, että jää, josta puhut, on vesipohjainen) Minulla on vain vähän jääongelmia ... lähetät edelleen avaruuteen ja MF-signaaleihisi, mikä johtuu pääasiassa ionosfäärin häiriöistä maapallolla. Tiedän, että maapallon magneettikenttä on erittäin voimakas, joten ehkä joillakin kehoilla pääset siitä eroon.

Kummassakin tapauksessa mielestäni ensisijainen kysymyksesi voisi olla löytää yksi taajuus, jolle voit kulkea jään läpi ja mahdolliset ilmakehän häiriöt. se olisi varmasti ongelma maan päällä



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...