Queqiao-2: Wie „chattet“ der „Postbote“ auf dem Mond mit der Erde?

Wussten Sie, dass die Erde und die Rückseite des Mondes wie zwei „alte, sture Männer“ sind, die sich ständig gegenüberstehen und nicht direkt kommunizieren können? Um ihnen die Kommunikation zu ermöglichen, haben Wissenschaftler ein cleveres Gerät namens „Relaissatellit“ erfunden, das wie ein im Weltraum schwebender „Postbote“ funktioniert und ihnen bei der Übermittlung von Informationen hilft.

Der kürzlich von meinem Land gestartete Relaissatellit Queqiao-2 ist einer davon. Es handelt sich um eine Art „Kommunikationsturm“, der in der Mondumlaufbahn errichtet wurde und dazu dient, Informationen an Sonden auf der Rückseite des Mondes zu übermitteln. Wie also kommuniziert Queqiao-2 mit der Erde und der Rückseite des Mondes?

Empfindliche „Ohren“: Hochleistungsantenne

Queqiao-2 hat einen supercoolen „goldenen Regenschirm“, aber es ist kein gewöhnlicher Regenschirm, sondern eine ausfahrbare Antenne mit einem Durchmesser von 4,2 Metern. Es ist wie ein empfindliches „Ohr“. Diese Antenne kann die schwachen Signale von der Erde und der Rückseite des Mondes bündeln und an den Empfänger der Sonde weiterleiten. „Queqiao-2“ ist außerdem mit einer S/Ka-Dualband-Parabolantenne mit einem Durchmesser von 0,6 Metern ausgestattet. Diese Konfiguration ermöglicht es dem Relaissatelliten, Daten effizient auf verschiedenen Frequenzbändern zu senden und zu empfangen.

Von Queqiao-2 verwendetes Frequenzband: S/Ka-Dualband

Apropos Frequenzband: Dies ist ein Fachbegriff. Einfach ausgedrückt ist das Frequenzband der „Kanal“ für die Signalübertragung. Queqiao-2 verwendet mehrere Frequenzbänder, genau wie wir beim Telefonieren zwischen verschiedenen Betreibern wählen können. Verschiedene Frequenzbänder verfügen über unterschiedliche Eigenschaften und Vorteile, die eine Signalübertragung über größere Entfernungen und stabiler ermöglichen.

Queqiao-2 verwendet zur Kommunikation die S/Ka-Doppelfrequenz, wobei das S-Band zur Kommunikation mit der Erde und das Ka-Band zur Kommunikation mit der Sonde auf der Rückseite des Mondes verwendet wird. Das S-Band verfügt über einen Frequenzbereich von 2–4 GHz, eine längere Wellenlänge und eine größere Durchdringung, sodass es sich für die Fernkommunikation zwischen der Erde und dem Mond eignet. Der Frequenzbereich des Ka-Bands liegt zwischen 10,7 und 12,75 GHz und verfügt über kürzere Wellenlängen und eine größere Bandbreite, sodass mehr Informationen übertragen werden können.

Das S-Band ist wie die Frequenz eines langsamen Großvaters, der eine Geschichte erzählt. Es ist relativ stabil und zuverlässig und eignet sich zum Senden von Steuerbefehlen oder weniger dringenden wissenschaftlichen Daten, genau wie zum Senden einer herzlichen Erinnerung an den Mondrover: „Denken Sie daran, heute ein Familienfoto zu machen.“

Das Ka-Band ist wie ein Supersportwagen mit superschnellen Geschwindigkeiten. Es dient der Übertragung großer Datenmengen, etwa hochauflösender Fotos oder Videos der Mondoberfläche. Es ist wie eine Expresslieferung per Notfall, die die wunderschöne Mondlandschaft, die von der Sonde aufgenommen wurde, schnell zu uns nach Hause auf die Erde schicken kann.

Die S/Ka-Dualband-Parabolantenne von Queqiao-2 ist wie zwei verschiedene „Mikrofone“ und „Kopfhörer“. Mit einem davon hört man aufmerksam den Anweisungen von Mutter Erde zu, mit dem anderen teilt man den „Forschern“ auf dem Mond laut und schnell mit und bringt gleichzeitig Geschichten vom Mond mit zur Erde. Auf diese Weise kann Queqiao-2 flexibel reagieren und so eine reibungslose und effiziente Kommunikation zwischen Mond und Erde gewährleisten, unabhängig davon, wie viele oder wie wenige Informationen vorliegen und ob die Informationen dringend oder langsam sind.

Leistungsstarkes „Megaphon“: Hochleistungssender

Um Informationen klar zur Erde und zu den Sonden auf der Rückseite des Mondes zu übertragen, ist Queqiao-2 mit einem Hochleistungssender ausgestattet, der starke Mikrowellensignale aussenden kann. Auch nach einer Übertragung über große Entfernungen kann die Signalstärke ausreichend aufrechterhalten werden.

Fehlerkorrektur „Passwort“: Informationsintegrität sicherstellen

Während des Übertragungsvorgangs können Mikrowellensignale verschiedenen Störungen ausgesetzt sein, die zu einer Informationsverzerrung führen. Um dieses Problem zu lösen, fügten Wissenschaftler dem Signal einen speziellen „Code“ hinzu, der als Vorwärtsfehlerkorrekturcode bezeichnet wird. Dieser Code ist wie eine Reihe von Kontrollpunkten, die während des Übertragungsprozesses auftretende Fehler erkennen und beheben können. So wird sichergestellt, dass die Informationen unbeschädigt an die Erde und die Sonden auf der Rückseite des Mondes übermittelt werden können.

Fazit: Erkunden Sie weiter und Sie werden nie allein sein

Queqiao-2 wird zuverlässige Kommunikationsverbindungen für die Mondrückseitensonden Chang'e-6, Chang'e-7 und Chang'e-8 bereitstellen und diese Sonden bei der Durchführung wissenschaftlicher Erkundungen und Forschungen unterstützen und uns dabei helfen, weitere Geheimnisse der Mondrückseite zu lüften.

Quelle: Chongqing Radio Science Popularization Experience Center

Prüfungsexperte: Yang Yaohui

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