Como funciona a comunicação inter-planetária?

Question

Tenho acompanhado levemente a odisseia da sonda New Horizons e a sua passagem por Plutão. Há no entanto algo que me intriga, que é de como é feita a comunicação entre a Terra e esta e as sondas? É utilizado tipo um "modem" como nos nossos computadores convencionais? A que velocidade e o tempo que demora a informação a chegar? E as antenas têm de estar perfeitamente alinhadas? Há tantas questões sobre este assunto que nem sei por onde começar na realidade :D

Answer 1

Bom, só posso responder, parcialmente, no que se refere ao tempo que o sinal demora a viajar. Os sinais de comando e respostas viajam à velocidade da luz, que no praticamente vazio espaço interplanetário vale precisamente 299 792, 458 km /s. Este último valor, cujo símbolo físico é c, é por vezes arredondado para o valor mais prático de 300 000 km/s. É esta a velocidade das ondas electromagnéticas no espaço. E a luz., assim como as ondas rádio, são casos particulares das ondas electromagnéticas. No espaço, todas se propagam à velocidade c, atrás referida.

Para percorrer mil milhões de quilómetros ( 1 000 000 000 km), à velocidade c, a luz e os sinais rádio demoram o tempo t, dado por

t  = 1 000 000 000 /299792,458 s = 3335,6 s, ou seja, 3335,6/3600 h =  0,9266 h

A distância de Plutão ao Sol pode variar entre 29 unidades astronómicas (4 350 000 000 km) e 49 unidades astronómicas (7 350 000 000 km ). É claro que a distância entre Plutão e a Terra pouco difere da distância de Plutão ao Sol, dado que a distância da Terra ao Sol vale, por definição, 1 unidade astronómica (1 u.a.). Note-se que 1 u.a. é aproximadamente igual a 149 600 000 km, valor frequentemente arredondado para 150 000 000 km..

Em 2015, a distância da Terra a Plutão vale aproximadamente 4 800 000 000 km. Por isso, o tempo de propagação da Terra a Plutão será

4,8x0,926 h= 4,48 h, aproximadamente quatro horas e meia, tempo só de ida ou só de volta. Ida e volta será, é claro, dobro este tempo.

Estas distâncias são de facto enormes. Imaginemos que havia uma autoestrada da Terra a Plutão e que podíamos ir  até lá num supercarro capaz de alcançar a vertiginosa velocidade de 300 km/h. Sempre mantidos constantes e sem necessidade de parar para reabastecer. A viagem demoraria

4 800 000 000 /300 = 16 000 000 h = 1825,2 anos.

Quanto às outras partes da pergunta, não conheço o suficiente sobre telecomunicações para poder responder adequadamente.

Guilherme de Almeida

Answer 2

Se sabe inglês (mesmo que apenas a nível básico) pode ver alguma informação sobre a antena utilizada, a (micro)potência do sinal de upload dos comandos que lá chega, o tipo de suporte físico onde são gravados os bits de cada imagem, o tempo que demora a transmiti-los e etc. Veja o link: http://hub.jhu.edu/2015/07/17/new-horizons-data-transmission/