Специалисты Московского авиационного института (МАИ) разработали метод, позволяющий избежать помех и ослабления сигналов связи при значительном удалении космического аппарата. Эти технологии предназначены для аппаратов с электроракетными двигателями, с помощью которых Россия планирует осваивать межпланетное пространство.
В Московском авиационном институте (МАИ) были созданы технологии, повышающие качество связи для межпланетных космических аппаратов, оснащенных электроракетными двигательными установками (ЭРДУ), о чем CNews проинформировали представители вуза.
Ученые обнаружили способ уменьшить помехи, возникающие из-за работы ЭРДУ, и устранили проблему ослабления сигнала на больших дистанциях без использования многочисленных ретрансляторов.
Исследования велись под руководством профессора кафедры 408 «Инфокоммуникации» МАИ, доктора технических наук Андрея Плохих с целью поиска новых методов обеспечения стабильной связи на расстояниях в сотни миллионов километров, отмечается в сообщении.
Разработанные технологии были переданы на профильные предприятия ракетно-космической отрасли для последующей практической проверки.
ЭРДУ позволяют решить задачу создания космических аппаратов с увеличенным сроком эксплуатации для длительных миссий. Однако особенности их функционирования способны вызывать значительные помехи при отправке данных на Землю.
Электроракетный двигатель создает тягу посредством разгона заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Высокие показатели удельного импульса, свойственные ЭРДУ, позволяют существенно уменьшить объем необходимого топлива и продлить срок службы космических миссий, пояснил Плохих.
«Работа таких двигателей сопровождается сложными электродинамическими процессами, происходящими при ионизации и ускорении компонентов топлива, что может приводить к возникновению помехового излучения, снижающего пропускную способность каналов космической связи, особенно критичного на огромных расстояниях от Земли», — отметил Плохих.
Для повышения качества связи команда МАИ предложила использовать методы слепого разделения сигналов, в частности — метод анализа независимых компонент. Он позволяет успешно отделять сигналы от помех на основе их статистических характеристик.
Системы связи для дальних космических полетов сталкиваются и с другой проблемой — ослаблением сигнала. Чтобы избежать разрывов связи, традиционно применяются промежуточные космические аппараты с приемо-передающими устройствами, то есть ретрансляторы.
«Это позволяет улучшить уровень сигнала и, как следствие, пропускную способность канала связи. Спутники-ретрансляторы могут размещаться, например, на солнечных орбитах или в точках Лагранжа — зонах, где гравитационное воздействие планеты назначения и Солнца сбалансировано. Применение ретрансляторов также помогает снизить ухудшение качества связи при солнечной засветке, когда светило находится на линии «Земля — космический аппарат», — пояснил Плохих.
Тем не менее для осуществления масштабных планов по освоению космоса такая система обладает определенными недостатками.
При двухзвенной конфигурации ретранслятор принимает сигнал от основного аппарата, после чего отправляет его на Землю. Для решения более глобальных задач в пределах Солнечной системы потребуется формирование сложной орбитальной группировки ретрансляторов, число которых может достигать тысяч.
Кроме того, фиксированные орбиты космических аппаратов-ретрансляторов не учитывают уникальную траекторию полета целевого аппарата, которая определяется конкретными задачами каждой миссии.
Выходом может стать синхронизация орбиты ретранслятора с движением основного аппарата. Под синхронизацией орбит подразумевается такое их взаимное расположение, которое обеспечивает необходимую скорость передачи данных и защиту от солнечной засветки на всех этапах полета, отметили разработчики.
Идея ученых из МАИ состоит в том, чтобы вывести ретранслятор с электроракетной двигательной установкой (ЭРДУ) на индивидуальную орбиту сопровождения, которая будет скоординирована с орбитой целевого космического аппарата на протяжении всего перелета.
Одним из ключевых направлений российского национального проекта «Космос» является изучение межпланетного пространства. О его утверждении Президентом России Владимиром Путиным «Коммерсант» сообщал в июне 2025 года. Запланированное финансирование составляет 4,4 трлн рублей до 2036 года, включая 2,2 трлн рублей до 2030 года. В проекте выделено восемь направлений — от спутниковой связи до пилотируемой космонавтики.
Человечество сможет отправлять пилотируемые миссии в дальний космос через три-четыре поколения, заявил «РИА Новости» вице-президент РАН Сергей Чернышев в апреле 2025 года. По мнению академика, сначала необходимо изучить Луну, которая может стать плацдармом для миссий на более удаленные расстояния.
