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 la communication interplanétaire pour les nuls

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phenix


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MessageSujet: la communication interplanétaire pour les nuls   Dim 9 Juil 2017 - 23:09

bonjour,
En parallèle du sujet sur venus, j'ai fait quelque petit pre dimensionnement pour un mission robotique atmosphérique low-cost sur venus. Or j'aurais besoin d'aide sur le sujet que je connais le moins, le système de communication.

 Donc j'aimerais savoir si quelqu'un a des informations ou des liens pour dimensionner en masse, volume et puissance un telle système.

Au vu du caractère low-cost de la mission, je cherche le système le plus léger possible et le plus simple d'utilisation possible (éviter d'avoir une précision de pointage d'antenne top importante).
Par contre avec la proximité du soleil, la puissance est moins critique et au vu de la faible charge utile, le debit n'a pas besoin d’être important.
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Space Opera
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Dim 9 Juil 2017 - 23:49

phenix a écrit:
au vu de la faible charge utile, le debit n'a pas besoin d’être important.
Tout le dimensionnement va dépendre de ça et de la disponibilité que tu veux avoir. Au premier ordre, c'est le débit pondéré par la perte en espace libre (la distance si tu préfères) qui va dimensionner ton système.
Si tu connais le débit précis, la distance précise et la disponibilité précise que tu souhaites, il sera possible de commencer à regarder les solutions qui s'offrent à toi.
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Astro-notes
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Lun 10 Juil 2017 - 10:55

Tu as un premier problème. Dimensionnement de l'antenne (RX et TX) en fonction de la puissance électrique disponible à bord. Par exemple, faible puissance, donc faible puissance de l'émetteur de la sonde, donc nécessité d'une grosse antenne au sol, et donc difficulté de pointage. Au plus l'antenne est grande au plus le pointage est délicat. Choix de la fréquence radio, par exemple, UHF : pas compliqué à réaliser, en général robuste, mais faible bande passante donc plus de temps pour envoyer l'information. SHF c'est le contraire émetteur et récepteurs plus délicats à réaliser, mais bande passante plus grande et donc transfert de données plus rapide. Tu as donc le libre arbitre  Very Happy
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nikolai39
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Lun 10 Juil 2017 - 11:19

As-tu une sonde sur orbite qui relaie la TM de l'atterrisseur, ou ce dernier doit-il communiquer directement avec la Terre ?

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nikolai39
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Lun 10 Juil 2017 - 11:21

Un exemple de l'une des choses les plus minimalistes qu'on ait faites :

http://www.kosmonavtika.com/satellites/mars/sondes/1f/tech/prop/prop.html

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phenix


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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Lun 10 Juil 2017 - 11:24

Pour le débit, j ai pas trop d ordre de grandeur, mais je dirait en comparent à opportunity que 5 a 10 kbit /s se serait bien.
Pour la transmission se serait quatre a cinq heures  toutes les cents heures. 
Pour la fréquence,  la bande X paraît la plus utilisé.  
Après j aimerai les formule de calcul pour faire varier les paramètres
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Mustard
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Lun 10 Juil 2017 - 15:29

Space Opera a écrit:
Si tu connais le débit précis, la distance précise

Distance précise ça va etre compliqué vu que la distance Terre-Venus varie de 50 millions à 260 millions de km selon les positions orbitales.
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Lun 10 Juil 2017 - 15:56

Mustard a écrit:
Space Opera a écrit:
Si tu connais le débit précis, la distance précise

Distance précise ça va etre compliqué vu que la distance Terre-Venus varie de 50 millions à 260 millions de km selon les positions orbitales.
Je n'ai pas dit qu'elle ne pouvait pas être variable, seulement qu'elle devait être précisément connue. Il faut voir par exemple s'il y a besoin de communiquer en croisière quand cette distance peut être ponctuellement supérieure à la distance maximale Terre-Venus.
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Lun 10 Juil 2017 - 17:09

Dans l idée, le trajet sera suivant hohmann donc la distance maximale sera environ 260 millions de km. 
Pour simplifier le système, se serai bien d'éviter  d'avoir  recours à un orbiteur.  Mais bon je m y connais pas trop en transmission donc j attends de voir les calculs pour juger de la meilleure solution.
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Space Opera
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Lun 10 Juil 2017 - 17:35

J'ai l'impression que tu as une vision "simpliste" du dimensionnement d'un système de communication. Il ne s'agit pas de 2 formules qu'on met dans Excel pour comparer des perfos avec 2-3 variables. Une fois qu'on a un design qui commence à se figer on peut imaginer des tableaux de comparaisons simples, mais tant que ni ton segment sol ni ton segment spatial ne semblent dimensionnés (le seul truc qui semble acquis c'est que c'est en bande X), tu devras faire des analyses avec énormément de variables.

Je t'invite à regarder le dimensionnement des coms d'un cubesat ici: https://daim.idi.ntnu.no/masteroppgaver/010/10191/masteroppgave.pdf

C'est simplifié et le système est bien contraint, mais ça te donnera une base de travail en attendant.
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DesnoS


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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Mar 11 Juil 2017 - 9:40

Regarder comment on procède pour un bilan de liaison de type cubesat est une première bonne approche.

Si tu veux des ordres de grandeurs, tu peux utiliser directement la formule de Friis et voir ( en fixant la distance à 260.000.000 km et la fréquence à 8GHz ) la puissance et/ou gain d'antenne que tu dois avoir sur ta sonde. ( mais pour cela tu dois savoir ce que tu as au sol... c-à-d gain d'antenne au sol et sensibilité du récepteur).
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phenix


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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Mar 11 Juil 2017 - 12:27

J ai des problèmes d internet sur mon ordinateurs donc j ai pas accès au document,  Pour l instant. En attendant quelle est la sensibilité et le gain des antennes terrestre qui communique avec les sonde?
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Mar 11 Juil 2017 - 13:30

phenix a écrit:
En attendant quelle est la sensibilité et le gain des antennes terrestre qui communique avec les sonde?
Il y en a de tous types qui communiquent avec les satellites et sondes, donc il va falloir préciser quelles genres d'antennes.
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Pline




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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Mer 12 Juil 2017 - 15:11

Des données de fond qui pourraient peut être t'intéresser sur le site Descanso (Deep Space Communications and
Navigation Center of Excellence
) du centre JPL/NASA  https://descanso.jpl.nasa.gov/

par exemple ce doc :

https://descanso.jpl.nasa.gov/dstse/DSTSE.pdf
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Mer 9 Aoû 2017 - 12:25

bonjour,
je viens enfin de retrouver du temps pour me pencher sur le sujet.
comme la proposé desnos, je vais commencé par utiliser la formule de friis. (puissance récepteur/puissance émetteur=gain émetteur * grain récepteur * (lambda/(4*pi*R)))²  )

je me suis basé sur cette page :
http://passion.histoire.pagesperso-orange.fr/voyager.htm

et j'essai de calcule la puissance d'emission de voyager avant d'adapter les calcules a venus.
j'ai donc R=10 milliard de km=1E+13m
             lambda=0,0357m pour 8,4 GHz
             gain emeteur= 48,2 db
             gain recepteur =74,1db
             puissance de recetpeur=1E-18W

je calcul donc la puissance de l’émetteur=puissance récepteur/(gain émetteur * grain récepteur *  (lambda/(4*pi*R)))² et j'obtiens 3,5 GW alors qu'on devait être de l'ordre de 200w. donc savez vous ou je me suis planté?
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Mer 9 Aoû 2017 - 12:40

Je pense que le problème vient de tes valeurs.

soit tu utilises la formule que tu as écrite, mais avec les valeurs des gains d'antennes en linéraire ( donc pas en dBi ) , soit tu utilises la formule de Friis en logarithmique et tu n'as plus que des additions.

Regarde au bas de cette page :

http://www.telecom.ulg.ac.be/teaching/notes/total1/elen008/node95_mn.html
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DesnoS


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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Mer 9 Aoû 2017 - 12:41

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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Mer 9 Aoû 2017 - 14:45

ALLELUIA  parfait merci, en utilisant la formule  affaiblisement=lambda²R²/Aemeteur*Arecepteur    sa colle parfaitement
j'ai ajouté un gros coef de securité (puissance x10) pour les calcul.
j'aimerai avoir d'autre info:
-commande on peut estimé le debit d'information?
-quelqu'un sait ou trouver la puissance de detection du deep space network européen?
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DesnoS


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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Mer 9 Aoû 2017 - 15:18

Pour déterminer le débit d'information, il faut savoir ce que tu veux rapatrier sur terre.
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Mer 9 Aoû 2017 - 20:19

Question annexe relative au système de transmission pour un atterrisseur travaillant sur le sol vénusien :
Le fait d'avoir une atmosphère dense et de composition chimique assez inhabituelle * dans le panel des destinations possibles dans le système solaire, peut-il avoir une influence sur la transmission de données et notamment induire un choix de bande de fréquences plutôt qu'une autre ?
* par exemple couche de nuages avec gouttelettes d'acide sulfurique

https://www.astronomes.com/le-systeme-solaire-interne/latmosphere-de-venus/
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Jeu 10 Aoû 2017 - 8:45

Niquist et Shanson ont commis une équation qui permet d'établir le débit (binaire si on veut) à partir de la bande passante et ils ont  aussi développé la théorie de l’échantillonnage que nous regroupons sous le terme théorie de l'information. Notions indispensables à celles des émetteurs et récepteurs sans compter les gains des antennes. Le sujet est copieux... sage
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Ven 11 Aoû 2017 - 22:02

merci astro-note, juste 2 nom + google  offre pas mal d'information.

après, oui a partir du sol le bruit atmosphérique doit être important sans compter que la taille de l'antenne sera limité par le blindage de la capsule. la l’idée est d'envoyer un ballon sonde au dessus  de la mer de nuage. 
Par contre, n’étant pas expert en plasma, je ne sait pas si l'importance de la ionosphere depend plus de la proximité du soleil ou de la puissance du champs magnétique.
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Dim 13 Aoû 2017 - 19:53

Astro-notes a écrit:
Niquist et Shanson ont commis une équation qui permet d'établir le débit (binaire si on veut) à partir de la bande passante et ils ont  aussi développé la théorie de l’échantillonnage que nous regroupons sous le terme théorie de l'information. Notions indispensables à celles des émetteurs et récepteurs sans compter les gains des antennes. Le sujet est copieux... sage
  
Il s'agit plutôt du théorème de Nyquist-Shannon que je n'irai pas jusqu'à vous le chanter :
"La représentation discrète d'un signal exige des échantillons régulièrement espacés à une fréquence d'échantillonnage supérieure au double de la fréquence maximale présente dans ce signal."
https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9or%C3%A8me_d%27%C3%A9chantillonnage
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Lun 14 Aoû 2017 - 10:13

Merci Aramis de me rappeler qu'il s'agit du nom de théorème de Niquist-Shannon ; c'est exact. Par contre évite de me le chanter Very Happy , je l'ai assez fredonné à mes étudiants de 1985 à 2002 lorsque j'abordais le débit dans les canaux (numérique). Quand à la la théorie de l'échantillonnage, la longue utilisation des convertisseurs analogiques numériques que j'ai pu en faire me rappelle qu'à minima il faut bien deux fois la fréquence du signal comme vitesse d’échantillonnage. Toutes ces considérations s'ajoutent à celles que je connais moins ou pas pour qualifier (quantitativement) des bilans de communications spatiales. Notre collègue Phenix n'est pas au bout de ses peines surtout s'il veut le ramener au niveau de "pour les nuls"  Laughing
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MessageSujet: Re: la communication interplanétaire pour les nuls   Lun 14 Aoû 2017 - 10:50

Je ne cherche pas de résultat exact, je cherche juste des valeurs théorique au quelle j'ajoute de gros coefficient de sécurité. 
question supplémentaire, est il possible d'utiliser une antenne parabolique de communication avec la terre comme radar meteo pour étudier in-situe l'evolution de l'atmosphere vénusien? Vu que les deux sont sur bande X ca devrait être faisable.
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