100 কিলোমিটার পুরু শক্ত আইস ক্রাস্ট দিয়ে রেডিও সিগন্যাল প্রেরণ করতে আমার কত শক্তি প্রয়োজন?

Question

ভাবুন আমি এনসেলাডো বা ইউরোপের সাবগ্ল্যাসিয়াল সমুদ্রের ভিতরে একটি ভাসমান তদন্ত স্থাপন করেছি: আমার বেতার কতটা শক্তি বহনকারী পৃষ্ঠ থেকে তদন্তের সাথে যোগাযোগ করতে সক্ষম হওয়া উচিত? অথবা, বিভিন্ন কথায়, 100 কিলোমিটার শক্ত বরফটি কতটা তীব্রতা বলে, ইউএইচএফ ফ্রিকোয়েন্সিতে রেডিও সংকেতের কারণ করে?

Comments

একটি শালীন আকারের চুল্লি প্যাকিং পরিকল্পনা।

— ইগনাসিও ওয়াজকেজ-আব্রামস

বেশ কয়েকটি বিকল্প পন্থা মাথায় আসে। অনুসন্ধানের পিছনে একটি অপটিকাল ফাইবার টানুন। শাব্দ যোগাযোগ যা ফাইবার বিচ্ছিন্ন হওয়ার ক্ষেত্রে ব্যাকআপ হিসাবেও কাজ করতে পারে।

— নিক Alexeev

পৃথিবীর বরফটি বেশ বিশুদ্ধ জল এবং তাই ইউরোপা এবং এনসেলেডিসের বরফের চেয়ে কম আয়নিক হতে পারে। এখানে নোনা জল মাধ্যমে সম্প্রচার সঙ্গে সংশ্লিষ্ট সমস্যা কিছু তথ্য আছে (নোনতা বরফ দিয়ে সম্ভবতঃ?) En.wikipedia.org/wiki/Communication_with_submarines

শুধু পৃথিবীর বরফ নয়, প্রায় কোনও জলের বরফ। জল হিমায়িত হওয়ার সাথে সাথে অমেধ্যগুলি স্ফটিকের ম্যাট্রিক্স থেকে বেরিয়ে আসতে শুরু করে। অপরিষ্কার পকেট তৈরি হতে পারে, তবে বরফ নিজেই মোটামুটি খাঁটি।

— Ignacio Vazquez-Abram

সুতরাং, গেমের শেষে (এবং সমস্ত উত্তর পরে) ... যদি কোনও রেডিও-সজ্জিত সভ্যতা ইউরোপা আইস ক্রাস্টের অধীনে বিকশিত হয় .... তবে আমরা কখনই জানতাম না।

— জাম্পজ্যাক

Answer 1

আমি এর সরাসরি উত্তর দিতে পারছি না তবে নাসা বিমানের রাডার দিয়ে গ্রিনল্যান্ডের আইস শিটগুলি পরীক্ষা করে দেখছেন বেডরকের গভীরতা। বরফ এবং রেডিও তরঙ্গ সম্পর্কে তারা যা বলে তা এখানে:

অন্যদিকে, বরফ রাডারটির ফ্রিকোয়েন্সি অনুসারে আলাদাভাবে প্রতিক্রিয়া জানায়। এটি উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি রেডিও তরঙ্গ প্রতিফলিত করে, তবে শক্ত হওয়া সত্ত্বেও নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি রাডার কিছুটা ডিগ্রিতে বরফের মধ্য দিয়ে যেতে পারে। এজন্য এমসিওআরডিএস তুলনামূলকভাবে কম ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করে - 120 থেকে 240 মেগাহার্টজ এর মধ্যে। এটি উপকরণটিকে বরফের পৃষ্ঠ, বরফের অভ্যন্তরীণ স্তরগুলি এবং নীচের বেডরোকটি সনাক্ত করতে সহায়তা করে। "বরফের নীচের অংশটি শোনার জন্য আপনাকে কম ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করতে হবে," জন প্যাডেন বলেছেন, ক্রিসিস বিজ্ঞানী। "খুব বেশি ফ্রিকোয়েন্সি এবং সিগন্যাল বরফে হারিয়ে যাবে" "

এই থেকে এসেছেন এখানে এবং এটা খেয়াল করা জরুরী আকর্ষণীয় যে এই রাডার এবং প্রাপ্তির বিমান বরফ মাধ্যমে ফিরে পাস bedrock থেকে একটি প্রতিফলন প্রয়োজন। আমি কল্পনা করব যে প্রতিফলিত শক্তি শিলা পর্যন্ত পৌঁছানোর ঘটনা শক্তির একটি ভগ্নাংশ তাই সম্ভবত আপনি একতরফা ট্রান্সমিশন সহ শক্ত বরফের শীট দিয়ে এই দূরত্বটি 10x পেতে পারেন।

তারা যে ধরণের চিত্র পাচ্ছে তা এখানে:

আমার কাছে মনে হচ্ছে রাডার দিয়ে + 3 কিলোমিটার সম্ভাব্য। আমি জানি না যে রাডার বিম এঙ্গেলটি কী তাই এটি বরফের পৃষ্ঠের ঘটনাকেন্দ্রটি কী তা গণনা করা অসম্ভব - বিমান থেকে সংক্রমণ হতে পারে একটি 1 মেগাওয়াট পালসড রাডার যা খুব শক্ত বিম এঙ্গনে ঘটনার শক্তি তৈরি করে শত ওয়াটের বরফের শীর্ষ পৃষ্ঠ of এছাড়াও, বেডরক থেকে প্রতিবিম্ব একটি শক্ত মরীচি হবে না - এর অর্থ দূরত্ব বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে পিছনে প্রতিফলিত শক্তিটি পাতলা পাতলা ছড়িয়ে পড়বে ( ফ্রিস সমীকরণ দেখুন)। এছাড়াও বিমানটিতে প্রাপ্ত শক্তি বরফের পৃষ্ঠ থেকে নির্গত হওয়া তুলনায় অনেক ছোট হবে - আবার ফ্রিস সমীকরণগুলি দেখুন।

অভিযোজ্য বস্তু

রাডার অ্যাপ্লিকেশনটির লিঙ্ক ক্ষতি সম্পর্কে আমার একটি ধারণা ছিল: -

• বিমান থেকে স্থল পর্যন্ত লিঙ্ক-ক্ষতি 2 মিটার ব্যাসের একটি ডিশে লাভ হবে$\frac{\pi^2 D^2}{\lambda^2}\cdot 0.6$
• প্রতিবিম্ব সংকেতের ক্ষেত্রে এটি একই সমস্যা। পৃষ্ঠতলে, এটি 1km উচ্চতর উড়োজাহাজ (78 ডিবি) পর্যন্ত একই মনোযোগের সাপেক্ষে।

এই ক্ষয়গুলি বরফের মাধ্যমে একটি সহজ সংক্রমণ দ্বারা সম্মুখীন হবে না - প্রেরণ এবং অ্যান্টেনা গ্রহণ বরফ বা তার পৃষ্ঠতলে হয়। বড় বড় বরফের মধ্য দিয়ে একক দিকে প্রেরণ করতে সক্ষম হওয়ার জন্য এটি সমস্তই ভালভাবে জোর দেয়।

Answer 2

ধরে নেওয়া যায় যে এটি পৃথিবীর জলের বরফের সাথে একই রকম আচরণ করে, অ্যান্টার্কটিকার রস আইস শেল্ফটির আরএফ মনোযোগের কিছু পরিমাপ করা হয়েছিল । 75MHz থেকে 1.25GHz পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সিগুলির জন্য প্রসারণের দৈর্ঘ্য 300-500 মি হতে পারে।

(সংক্ষিপ্ত দৈর্ঘ্য হ'ল সংকেতটি 1 / e ~ = 0.368 ~ = -4.3dB এ নেমে যাওয়ার দূরত্ব, সময় ধ্রুবকের সাথে কিছুটা সাদৃশ্য)

এটি 100 কিলোমিটার বেধ (-950 ডিবি এর মতো কিছু) এর জন্য ক্ষতিকারক পরিমাণে আতঙ্কজনক হতে চলেছে। হবে না।

ক্ষমতা , অবশ্যই, সংকেত প্রেরিত করা প্রয়োজন ব্যান্ডউইথ উপর নির্ভর করবে।

এটিকে দৃষ্টিকোণে বলতে গেলে, মুন বাউন্স যোগাযোগের রেকর্ডটি 3 এমডাব্লু সংক্রমণ শক্তি (~ -300 ডিবি সংশ্লেষ) এর মতো is আমাদের যদি 1 জিডব্লু থাকে, তবে এটি অন্য 115dB হবে তবে যা প্রয়োজন তার চেয়ে এখনও কম।

Comments

আমি নিশ্চিত না যে "ক্ষরণ দৈর্ঘ্য" আসলে কী বোঝায়।

— অ্যান্ডি ওরফে

সম্পাদিত .. নাকি এটি আরও গভীর প্রশ্ন?

— স্পিহ্রো পেফানি

না, আরও গভীর কিছু নয়। আকর্ষণীয় নিবন্ধ এবং ফলাফলের অর্থ কী তা আমি এখনও চেষ্টা করার চেষ্টা করছি - দেখে মনে হচ্ছে তারা প্রতিচ্ছবি দেখে দূরত্ব নির্ধারণের চেষ্টা করছে। সম্ভবত আপনি এই ভাল নিতে হবে। এটি আমার উত্তরের নাসার ফলাফলগুলির সাথে বিরোধিতা করে বলে মনে হচ্ছে এবং আমি সত্যই আমার মাথাটি বড় বৈষম্যের দিকে স্ক্র্যাচ করছি।

— অ্যান্ডি ওরফে

আপনি কীভাবে ক্ষমতার ডিবি থেকে প্রয়োজনীয় শক্তিতে "পাস" করবেন? (যেমন 115 ডিবি থেকে 1 মেগাওয়াট)

— জাম্পজ্যাক

ডিবি 10 * লগ (x / y) যেখানে লগ বেস 10 এবং x / y ক্ষমতার একটি অনুপাত। যদি x = 1 গিগাওয়াট এবং y = 0.003W, এটি প্রায় 115 ডিবি।

— স্পিহ্রো পেফানি

Answer 3

বর্তমানে আমি ব্রিটিশ অ্যান্টার্কটিক জরিপের জন্য রাডার ইঞ্জিনিয়ার হিসাবে কাজ করছি তাই আমার মনে হয় আমি সাহায্য করতে পারি।

ফ্রিকোয়েন্সি গুরুত্বপূর্ণ বরফ হ'ল (কিছু নির্দিষ্ট ফাঁক ব্যতীত) এমএফ ফ্রিক্যোয়েন্সি থেকে তবে এইচএফ এবং ইউএইচএফ এ বরফ এবং জল খুব সমান, যথেষ্ট দুর্ভেদ্যের কাছাকাছি।

আপনি যদি মনে করেন যে আপনি যদি ফ্রিকোয়েন্সি কম রাখেন (২.৪ মেগাহার্টজের নিচে) তবে আমি মনে করি যে (আপনি যে বরফের কথা বলছেন সেখানে জল ভিত্তিক) বরফ নিয়ে কিছু সমস্যা হতে পারে ... আপনার এখনও স্পেসে প্রেরণ এবং এমএফ সংকেতগুলি মোটামুটি দুর্বল এর জন্য মূলত পৃথিবীতে আয়নোস্ফেরিক হস্তক্ষেপের কারণে। আমি জানি যে আর্থস চৌম্বকীয় ক্ষেত্রটি খুব শক্তিশালী তাই সম্ভবত কিছু সংখ্যক দেহে আপনি এটি থেকে দূরে সরে যেতে পারেন।

যেভাবেই আমি মনে করি যে আপনার প্রাথমিক সমস্যাটি এমন একটি একক ফ্রিকোয়েন্সি সন্ধান করতে পারে যার জন্য আপনি বরফ এবং যে কোনও বায়ুমণ্ডলীয় ঝামেলা পেরিয়ে যেতে পারেন। পৃথিবীতে অবশ্যই সমস্যা হবে