Komunikace přes paprsky X

Na Mezinárodní kosmické stanici probíhají experimenty z mnoha různých oborů vědy. Velmi často ale stanice slouží i ke zkouškám inovativních technologií a jejich ověřování v praxi. Již na jaře letošního roku bychom se mohli dočkat zkoušek nové experimentální komunikační technologie, která by mohla v budoucnu najít uplatnění při letech dál od Země. V současné době se kosmické agentury ve většině případů spoléhají při přenosu informací z různých sond na Zemi na radiové vlny. Nedávno se k tomuto účelu začaly zkušebně používat lasery, které umožní přenášet vyšší objemy dat. Plánovaná zkouška jde však ještě dál – projekt XCOM chce ke komunikaci využívat rentgenového záření.

Elektromagnetické spektrum.

Elektromagnetické spektrum.
Zdroj: http://tesla.xf.cz

Rentgenové záření má mnohem kratší vlnovou délku než rádiové vlny nebo dokonce viditelné světlo. V principu tedy může XCOM při vynaložení stejné vysílací energie odeslat více dat. Takové vysílání může být odesíláno v užším svazku, což při komunikaci na velké vzdálenosti ušetří energii. Pokud bude tato zkouška úspěšná, mohl by experiment vzbudit zvýšený zájem o inovativní komunikační technologie. V praxi by i mise vzdálené od Země mohly odesílat data rychlostí gigabitů za sekundu! Bavíme se tedy o extrémně vysokorychlostním datovém přenosu, který je momentálně nedostupný. Nové technologie by však mohly otevřít dveře vstříc těmto rychlostem.

MXS (Modulated X-ray Source)

MXS (Modulated X-ray Source)
Zdroj: https://www.nasa.gov

Na demonstraci našich schopností jsme čekali hodně dlouho,“ říká Jason Mitchell, inženýr z Goddardova kosmického střediska v Greenbeltu, stát Maryland, který pomáhal vyvinout technologické základy projektu. Ty spočívají na zařízení označovaném MXS (Modulated X-ray Source – zdroj modulovaných rentgenových paprsků). „Pro některé mise může být XCOM technologií, která jim umožní realizaci kvůli extrémním vzdálenostem, kde by musely fungovat.

Velmi zajímavé je, že rentgenové paprsky jsou schopné proniknout skrz horké plasma, které obaluje všechna tělesa vstupující z oběžné dráhy do zemské atmosféry. To se týká i návratových pouzder a kabin s lidskou posádkou. Pro běžné komunikační prostředky funguje plasma jako neproniknutelný štít, který znemožní rádiovým vlnám proniknout kamkoliv mimo vlastní kabinu. Fáze odříznutí komunikace může trvat i desítky sekund, při kterých si všichni mohou jen nervózně hryzat nehty, což je mimochodem krásně vidět v jedné ze scén legendárního filmu Apollo 13.

Plasma kolem tělesa vstupujícího do atmosféry.

Plasma kolem tělesa vstupujícího do atmosféry.
Zdroj: https://static.scientificamerican.com

Rentgenová komunikace se zatím ještě nikdy netestovala v praxi, takže se dá očekávat, že se po jejím otestování objeví zatím skryté možnosti aplikací. „Naším cílem pro nejbližší budoucnost je najít partnery, kteří by měli o naši technologii zájem, aby nám pomohli ji dále rozvinout,“ avizuje Mitchell. Projekt XCOM se nyní připravuje na první ostrou zkoušku v historii. S pomocí NASA k tomu poslouží ISS. Přístroj MXS bude generovat velmi rychlé rentgenové pulsy, přičemž jej bude ovládat další technologie, kterou Goddardovo středisko vyvinulo pro výpočty a navigaci – řeč je o zařízení NavCube. MXS se každou sekundu několikrát zapne a vypne, zatímco bude kódovat digitální bity pro přenos.

Přístroj NICER na ISS

Přístroj NICER na ISS
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

Z experimentálního zařízení vyšle MXS překódovaná data pomocí modulovaných rentgenových paprsků k detektorům dalšího přístroje. Tím není nic jiného, než NICER, který je na ISS od roku 2017. Jeho primárním úkolem je sběr dat o nejhustějších objektech ve vesmíru. Zaměřuje se na výzkum vnitřní stavby neutronových hvězd a jejich rotujících příbuzných, tedy pulsarů. Kromě toho již dříve prokázal, že umí prověřovat nové technologie. Prokázal totiž, že signály z pulsarů mohou být použity jako zdroje časových signálů pro navigační účely.

Jelikož NICER sleduje vesmír v rentgenové části spektra, tak se pro tento účel skvěle hodí. NICER, plnící při experimentu roli přijímače, se bude nacházet skoro 50 metrů od vysílače. Ačkoliv se při prvních zkouškách budou vysílat jen jednoduché signály podobné těm od GPS, Mitchell avizoval, že se jeho tým po základním ověření pokusí i o přenos něčeho trochu komplikovanějšího. „Je důležité, že budeme přenášet známý kód, který jsme schopni identifikovat, abychom měli jistotu, že NICER přijímá signály přesně tak, jak jsme je vyslali,“ říká Mitchell.

Rentgenové paprsky urazí při experimentu vzdálenost cca. 50 metrů od vysílače k přijímači.

Rentgenové paprsky urazí při experimentu vzdálenost cca. 50 metrů od vysílače k přijímači.
Zdroj: https://www.nasa.gov

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
http://www.nasa.gov/…/image/739635main_nicer_freespace_05.jpg
http://tesla.xf.cz/img/spektrum.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/mxs.jpg
https://static.scientificamerican.com/…4BD8-87F5C0D8911503C8_source.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5c/NICER.JPG
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/xcom-beaming.jpg

Komunikace přes paprsky X, 5.0 out of 5 based on 20 ratings
Pin It
(Visited 3 495 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (20 votes cast)
(Visited 3 495 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


37 komentářů ke článku “Komunikace přes paprsky X”

  1. Vojta napsal:

    Zajímavá technologie. Jen trochu nerozumím použití v návratové kapsli. Rentgenové paprsky sice projdou plazmatem, ale ve vzduchu mají dost velký útlum, takže než se dostanou k pozemnímu detektoru, už z nich moc nebude. Proto jsou taky rentgenové teleskopy ve vesmíru.

    • Víťa napsal:

      Jo je to dost dobrý – mohlo by. Ale taky mě napadlo, že by se musela vybudovat úplně nová DSN nahoře, protože atmosféra rentgen naštěstí dost dobře pohlcuje…

    • casso napsal:

      akekolvek elektromagneticke ziarenie interaguje s volnymi nabitymi casticami. takze aj rtg ziarenie interaguje s plasmou. to, kolko ziarenia sa dostane cez plasmu do detektoru zavisi od intenzity a od fokusacie.

      v pripade navratoveho modulu rozmyslam ci je lepsie posielat gamu smerom na zem cez tepelny stit a malu vrstvu plasmy pred lodou alebo dozadu cez pomerne velky plasmovy chvost.

      ak sa to ujme, tak nevidim ziaden problem aby sa siet DSN rozsirila o niekolko druzic na tento ucel.

      • Dovolím si lehce poopravit vaši poslední větu. Síť Deep Space Network není tvořena družicemi, ale pozemními sledovacími stanicemi.

        • casso napsal:

          ano viem, ze v sucastnosti su DSN obrovske pozemne paraboly ale myslel som to tak, ze v buducnosti by sa k nim mohlo pridat niekolko satelitov, ktore by plnili rovnaky ucel ale so vzdialenymi sondami by komunikovali prostrednictvom RTG.

      • Vojta napsal:

        Nešlo mi o průchod plasmatem, tam, je rentgen asi ideální, ale o průchod obyčejným vzduchem. Jelikož je rentgenové záření ionizující, ionizuje vzduch a tím celkem rychle ztrácí na intenzitě. Musí s tím počítat i lékařské přístroje a tam jde o vzdálenosti maximálně jednotek metrů.

    • Bohous napsal:

      Třeba by to mohlo fungovat při přistávání na Marsu, směrem ven?

  2. Víťa napsal:

    Zdravím,
    obrázek s frekvencema a délkama má zavádějící popis u rádiových frekvencí. FM ani AM rádiové vlny neexistují. Existují dlouhé, střední, krátké, velmi krátké, ultra krátké, mikrovlny…. Ale ne FM a AM. To je označení pro způsob modulace signálu (Amplitudová Modulace nebo Frekvenční Modulace) na určité frekvenci, tj klidně by to mohlo být v popisu i obráceně a nemuselo by to být špatně. Obrázek je převzatý, není to chyba autora. Bližší info Wiki https://cs.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetick%C3%A9_z%C3%A1%C5%99en%C3%AD

    • Máte pravdu. Ono to v tom obrázku ale není myšleno jako “FM a AM vlny”, jak to trochu nešťastně vypadá. Jedná se o vyznačení pásma rádiových vln a pro přiblížení běžnému člověku jsou tam navíc vyznačena sub-pásma, ve kterých bývají běžné FM a AM rádiové stanice. Podobně avšak trochu lépe je to například zde.

      • jirka44 napsal:

        A kdybychom chtěli být ještě přesnější, tak to FM rádio začíná už na 65MHz a to hlavně díky geniálnímu nápadu kohosi, kdo se domníval, že když budou naše socialistiké vysílače vysílat v jiném pásmu, nežli ty kapitalistiké, tak nás to uchrání od ideologické diverze. Paradoxně se ovšem právě díky tomu ty západní daly u nás nerušeně přijímat…
        https://cs.wikipedia.org/wiki/Velmi_krátké_vlny
        http://www.radiotv.cz/p_radio/r_technika/vysilani-v-pasmu-vkv-oirt/

        • tycka napsal:

          Ono by to zas tak špatný nápad nebyl – pokud by nebyli dostupné přijímače na západní normu – čemuž skutečně v některých státech i mělo být.

          • Qaxi napsal:

            Hlavní účel “oddělených” pásem bylo rušení.

            Časem se naštěstí ukázalo, že rušit celou “západní normu” je ekonomický nesmysl, tak rušili jen vybrané stanice.

        • tycka napsal:

          I u nás se nějakou dobu vyráběli přijímače jen pro východní normu – tedy ten nápad opravdu alespoň částečně plnil svůj účel. Nicméně postavit konvertor na západní pásmo bylo v silách radioamatérů.
          http://www.oldradio.cz/ts440.htm

        • petr napsal:

          Vy jste mi tady inženýři. Kopete do komančů a přitom o rozdělení VKV pásem na OIRT a CCIR nic nevíte. Tesla vyrábělo zcela běžně obounormové přijímače jak stolní, tak i přenosné. A ti, kdo zde chtějí tvrdit, že se rušilo na VKV pásmech, neví buďto už vůbec nic, nebo cíleně a vědomě sprostě lžou. A lhát se nemá. Platí i pro sluníčkáře.

          • Dušan Majer napsal:

            Byla ta poslední věta opravdu potřebná? Podle mého názoru diskusi podobné zobecňování a nálepkování nikdy nepomůže. Vyvarujte se příště, prosím, podobných „trnů“.

          • tycka napsal:

            Až od určitého roku !!!
            http://www.oldradio.cz/ts440.htm – ten přijímač vyráběný v roce 1972-1974 ji ještě neměl !!!

          • petr napsal:

            Ale např Tesla 3601A z roku 1972 “západní normu” měl. Ono se to má tak, že prakticky dojížděly lampáče a přicházela éra plnotranzistorových rádií. A s tím přicházely obounormáče. Mimochodem, Vltava začala na VKV vysílat až v témže roce. Čili do nástupu sterea nebyl důvod u masových kposluchačů prahnout po VKV, natož po dálkovém příjmu VKVz rakous nebo z bavor, což vyžadovalo mimo pohraničí směrovou anténu. A ta je na VKV velmi rozměrná. Běžný člověk měl v roce 1972 v obýváku ještě obvykle lampáč naladěný na SV Prahu /naši měli luxusní východoněmeckou lampovou stereofonní REMU/ a v kuchyni na lednici tranzistorák s dvěma plochejma baterkama na gumičce s DV Hvězdou a jak bylo veselo v chaloupce :)/. Nás, co jsme později už točili antény z Olomouce na rakouský O3 Jauerling bylo pár. Třeba prodejna TESLa v Olmiku na rohu Horního a Dolního náměstí, tam prodavači hráli O3 do mnou sněných reprobedenách jako o život. Ale víc nás rajcoval večer na střední vlně Laxík… kam se člověk až dostane od paprsků X 🙂 nicht wahr Tycko 🙂 Nicméně to gró, co tady zalhal Qaxi, že hlavním důvodem dvou norem VKV bylo rušení západu je tak sprotá lež, že by si zasloužil… co sem sakryš napsat pane Majere, aby to prošlo ?

          • Qaxi napsal:

            Používáte silná slova.

            VKV se v Česku rušilo od roku 1952 (rychleji rušičky postavit nestíhali, rozhodunutí z roku 1950-51).

            Rušili – tedy pokoušeli se rušit – vše co šlo na VKV přes hranici ze západku.
            Od roku 1961 se rušilo už jen něco … rušení bylo dost drahé.

            Vzhledem k počátečnímu záměru rušit vše na VKV, bylo rozhodnutí mít “východní normu” tak nápadně prozíravé, že bych to sověckému vedení východního bloku v klidu přiznal.

            Dlouhé a střední vlny, to je jiný kafe.

          • Qaxi napsal:

            Používáte silná slova …

            VKV se v ČR rušilo od r. 1952 (rozhodování probíhalo 1950-51).

            VKV se z počátku rušilo v celé západní normě, bylo to drahé a bylo to vcelku málo účinné – cca 60% území mělo signál částečně nebo zcela srozumitelný.

            V roce 1961 se začalo rušit výběrově – např. byl vyřazeno Vámi zmíněné Radio Luxemburg – účiněji (cca 40% území částečně nebo bez rušení), ale stále draze.

            Nepřipadá Vám v tomto světle rozhodunutí o “východní normě” podezřele prozíravé? Já bych sovětským soudruhům přiznal, že oddělením rozsahů se připravovali na informační válku.

            Mne opravdu nenapadá – a ani jsem nenašel – jiný důvod pro oddělení frekvenčních pásem západu a východu. Zejména proto, že upravit východní přijímač tak, aby přijímal západní frekvence, nebyl pro zručného radioamatéra problém. Vždyť to známe z vlastní zkušenosti …

            Střední a dlouhé vlny a jejich rušení jsou jiný šálek čaje.

          • petr napsal:

            Zdravím Qaxi, ověřuji některé informace a jistě se ozvu. Ohledně rušiček je v mediálním prostorů již více lží, než pravdy. Jsem letitý aktivní “posluchač” a něco už opravdu o tom vím od pamětníků i lidí, co pracovali na Pohdodlí a okolí. Tam byly i příležitostně mobilní rušičky, ale zase, nebylo to rušení všeho a za každou cenu. Ozvu se, Petr.

          • jirka44 napsal:

            Rozjela se zajímavá diskuze. Tak především, od roku 1952 určitě VKV nikdo nerušil, už proto, že vysílání v tomto pásmu u nás začalo až od roku 1958. Rušilo se samozřejmě na KV, prakticky všechno. Zmiňovaný Laxík ovšem vysílal na SV (1440kHz) a pokud si pamatuju, v roce 1962/63 určitě rušený nebyl, protože jsme ho běžně poslouchali na internátě (na vlastnoručně vyrobený superhet s 2xECH21+EBL21) , a náš pan vychovatel Jaroslav Foglar (ano TEN Foglar) nám to zakazoval s tím, že když se poslouchají ty vzdálené stanice, tak to žere moc elektřiny…

          • petr napsal:

            Takže chlapci, v ČSSR nikdy neprobíhalo rušení rozhlasových stanic v pásmu VKV CCIR, tedy tzv. západní normě. Qaxi, máš-li pro své tvrzení unikátní důkaz, nebo hodnověrnou informaci, dej ji sem.

            Vznik OIRT a CCIR nebyl nápad nějakého aparátčika. Mělo to své rozumné důvody a smysl.

            A mimochodem, jsou informace, kdy si rakušáci kupovali teslácké přijímače s východní normou, aby mohli poslouchat v esterreichu československé stanice v maximální možné kvalitě. Někteří z nostalgie po zemi svého původu, a taky proto, že stanice Vltava měla špičkovou stereofoní režii a mnohé pořady z Vltavy co se stereofonie a modulační čistoty týče jsou dodnes, ba navěky nepřekonané. Současná stereo režie už prakticky neexistuje, i když kontrolka svítí. A vysílání s paprsky X bude zřejmě jenom mono 🙂 Tolik na odlehčení 🙂

  3. android napsal:

    Formulace: “Rentgenové záření má mnohem kratší vlnovou délku než infračervené nebo dokonce radiové vlny.”, je nevhodná. Vyplývá z ní že radiové vlny mají kratší vlnovou délku než infračervené. Což není pravda.
    Správně by to mělo být: Rentgenové záření má mnohem kratší vlnovou délku než radiové vlny nebo dokonce viditelné světlo.

    • Máte pravdu, nebylo to napsáno úplně přesně. Opravil jsem to. Děkujeme za upozornění.

    • Jarda napsal:

      Nikoliv, semanticky je to v textu naprosto spravne.

      • Jiný Honza napsal:

        Souhlasím, teď po opravě je to podle mě horší.

        Ferrari je totiž mnohem rychlejší než škodovka, nebo dokonce velorex.

        Pokud to chcete mít formulované takhle, doplnil bych do věty “než”:

        Rentgenové záření má mnohem kratší vlnovou délku než rádiové vlny nebo dokonce NEŽ viditelné světlo.

  4. Pavel napsal:

    Proc tohle nejde na vzdalenost 50m otestovat na Zemi?

    • casso napsal:

      tuto otazku som si kladol aj ja, ved vyvakuovat a otienit 50m je urcite lacnejsie ako poslat to na ISS.
      Jediny rozumny dovod, ktory mi napadol, je ze rovnake zariadenie planuju testovat aj na vacsie vzdialenosti

    • Tomáš Vodička napsal:

      Nejsem na to odborník, ale napadá mě několik důvodů:
      1. Možná už to na Zemi otestovali.
      2. Chtějí otestovat, zda bude vysílač spolehlivě fungovat v náročných podmínkách kosmu.
      3. Chtějí otestovat případné ovlivnění přenosu kosmickým pozadím – přirozenými zdroji rušení z hlubokého vesmíru.
      4. Možná plánují později pokračovat dalšími testy na větší vzdálenosti.
      Celkově vzato, takovýhle test je mnohem blíž k plánovanému reálnému použití, než nějaké pokusy ve vakuové komoře.

    • Komar napsal:

      Predpokladam, ze kvoli technology rediness levelu (TRL). Predtym ako s tym nejaka misia moze vobec pocitat sa robia taketo skusky na roznych urovniach.

  5. FX napsal:

    Tak ma napadlo: nebolo by vhodnejšie namiesto laseru skusit maser (myslim tym skor radiové žiarenie)? Asi by to bolo menej absorbované atmosferou ako žiarenie s nižsimi vlnovymi dĺžkami a teda menej náchylné na výpadky kvôli počasiu. (Jasné, článok je o ešte kratších vlnových dĺžkach.)
    A tiež: nedala by sa aj tá plazma, kt. obklopuje návratové kabíny počas návratu, využiť ako anténa prostredníctvom elektromagnetickej indukcie?

  6. jiří Novotný napsal:

    Ad Petr 1.3. 12:23
    Sice to nepatří k tématu článku,ale nedá mi to nereagovat. Na vysílacím středisku Litomyšl Pohodlí bylo středisko “G” s deseti rušícími vysílači pro KV pásmo s výkony cca. po 20 kW. Rušilo se pro SSSR (zákonitosti KV vysílání) a oni rušili pro naše území. O mobilních rušičkách nevím, mobilní vysílače ano.(I když vysílač může i rušit). O rušení VKV nevím.
    Jiří Novotný,(25 let praxe jako elektrotechnik na střediscích KV a SV).

  7. Jiný Honza napsal:

    Jako přijímač bude sloužit špičkový rentgenový teleskop NICER, který má hmotnost víc než 300 kg a časové rozlišení “jen” 100 ns.
    Takže s tou reálnou použitelností a velkou přenosovou rychlostí to zatím nebude tak žhavé.

Napište komentář k Vojta