Re: la communication interplanétaire pour les nuls

[phenix]

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.

[Astro-notes]

Pour ma part je peux dire, qu'avec l'expérience que j'ai eu, venue du monde radio amateur, il y a le principe du paraboloïde dont on tire les antennes dites paraboles dans le langage courant ; l'autre principe s'appuie sur une base de portion de sphère, elles sont toutes très très directives et en plus, si elles  sont grandes en diamètre elles sont de ce fait très pointues à orienter vers la cible (une autre antennes de même type par exemple), c'est galère et si une est montée sur un véhicule manœuvrant (sonde spatiale) c'est encore plus galère. Par contre le gain est énorme surtout si elles sont aux deux bouts du circuit émetteur vers récepteur. En Général nos antennes TV sont des paraboloïdes mais dans l'autre genre, Arecibo est une portion de sphère. Ah, là aussi j'ai galéré pour la partie mécanique : rotor azimut et site !

[montmein69]

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. 

Donc si on résume, ton projet consiste à envoyer une sonde vers Vénus. Arrivée à destination elle ne restera pas en orbite, en tout cas elle n'aura pas de rôle de relais de transmission vers ou depuis la Terre. Elle ne sera en contact avec la Terre que pour la phase de croisière, puis pour la phase d'arrivée/freinage et de largage du ballon-sonde (?)
Lorsque ballon aura été largué, celui-ci dérivera librement ou se déplacera (?) dans l'atmosphère vénusienne pour collecter des données, et il assurera la transmission des données recueillies directement vers la Terre (et éventuellement recevra des "ordres" de la Terre par exemple pour changer d'altitude (?).

Si c'est bien le protocole envisagé .... il parait incontournable que l'antenne doive corriger son orientation en temps réel pour "viser" la Terre* lorsqu'il y aura une fenêtre de visibilité entre les deux planètes.

*vu les turbulences auxquelles le ballon support peut-être soumis

[phenix]

en gros c'est ça l'idée. 
Pour l'instant après simple calcul avec friis, vu la sensibilité du deep space network et la puissance électrique disponible sur venus une parabole de 0,2m de diamètre envoyant 2W serait audible et offrirait un angle d'emission d'environ 10° ce qui n'est pas trop precis.  En plus vu que dans l'idée la parabole ferait aussi radar meteo, il scan régulièrement le ciel et devrait rester a peu pres fixe quand il recevra le signal du DSN pour le pointage.

Pour comparer, la parabole des mars exploration rover ne fait que 0,28m de diamètre pour un distance supérieur. De plus j'ai vu que les MER avait deux antennes omnidirectionnelles dont une capable de communiqué directement avec la terre, comment ils font?

[phenix]

Bonjour
Je suis repartie dans mon projet de sonde à bas coût. Je m’intéresse au côté « hardware » et j’ai trouvais un radar météo qui au vu de c’est performance pourrais être reconvertie en antenne de transmission. J’aimerais une vérification de mes calculs.
https://buy.garmin.com/en-US/US/p/116902#specs
 
Les données sont
Antenne de 18-inch=>45,7cm => gain théorique de 30dB (C1, D2)
Performance index : 227dB, qu’es que c’est ???
RX sensitivity: -126 dBm (B2) MDS. Ça veut dire une sensibilité de réception de -126dB donc 2,6*10^-16 W ? c’est 10 fois mieux qu’un récepteur de radio FM (selon wiki) donc sa parait réaliste ?
Manual gain : +12 a -64dB , qu’es que c’est???
Antenna bandwidth: 5,3°, les calculs théorique donne 4,96° donc sa parait réaliste.
Transmitter power : 40 W, donc une puissance d’émission de 46 db (A1), sa parait réaliste ?
Fréquence : 9,4GHz donc 79 dB (E )
La distance au moment ou Venus passe derrière le soleil est de 260 millions de km c’est-à-dire 168dB (F)
 
Pour le segment réception, je me suis basé sur les info du deep space neet work mais sans prendre les valeur limite.
Antenne : 35m (pour pas avoir a utilisé celle de 70m) donc ­68dB (D1 , C2)
Puissance d’émission max : 20kW donc 73db (A2)
Puissance de réception : selon wiki le record est de 10^-21W mais on se limite à 10^-17W c’est-à-dire  -140db (B1)
 
Donc on fait les calculs de Friis de communication venus-terre (1) et Venus terre (2)
Puissance d’émission (A) = 32,45 + sensibilité de réception (B) – gain antenne émission ( C) -gain antenne réception (D) + fréquence (E) +distance (F)
 
Vénus-terre
Puissance émission radar= 32,45- 140 (B1)- 30 (C1) -68(D1) + 79 (E ) + 168 (F)= 41,45 dB (15W) soit 4,55db de moins que la puissance max A1 46db (40w)  donc selon vous ça passe ?
 
Terre-Vénus
Puissance emission radar= 32,45- 126 (B2)- 68(C2) -30(D2) + 79 (E ) + 168 (F)= 55,45 dB (350W) soit 17,55db de moins que la puissance max A1 73db (20kw) .
 
J’espère avoir était claire, merci de vos correctifs.

[Astro-notes]

Wouaou, "l'équation du radar" un must des élèves ingénieurs en mécanique ou électromagnétisme, bon je n'ai pas envie de rechercher mes rares cahiers dans lesquels dorment ces exercices "nifflant" au possible, je te souhaite bon courage avec ton futur radio télescope à base de radar météo. Pas mal de radio amateurs ont utilisé un tel dispositif pour assurer des communications terrestres  via la Lune comme réflecteur, et cela marche.
Tu me vois ici devant une telle antenne installée chez un collègue radio amateur qui lui servait à faire de la radio astronomie (dans l'Hérault). 


Elle est montée dans son jardin...

[phenix]

Réfléchir le message sur la lune  il doit y avoir besoin d une grosse puissance.  Mais bon je sais que le radiotelescope d arecibo était utilisé pour cartographier les radars soviétiques grâce a leur émissions vers la lune. 
en faite j étudie pas l utilisation d un radar meteo comme  d un radiotelescope , mais de l embarque dans une sonde atmosphérique venusienne afin de scanner l environnement et de communiqué  les données a la terre.

[phenix]

bonjour

Je ressuscite un peu ce poste en espérant que des nouvelles personnes aient les infos que je recherche.
Je suis entrain de faire les travaux préparatoires pour un rapport sur une petite sonde  low cost pour l’atmosphère de Vénus. Or pour pouvoir faire un dimensionnement correct il me faudrait la masse du système de communication avec la Terre.

J'ai donc quelques questions pour un spécialiste des communications, ou si vous connaissez un bon forum de radioamateur (ceux que j'ai trouvé étaient morts). 

J’ai commencé les calculs en prenant comme station de réception le deep space network mais pas poussé à pleine capacité.
Fréquence : 9400 MHz   => 79db
Distance : entre 50 et 260 millions de Km (31 à 160 millions de miles) => 154 à 168 db
Antenne de réception : 35m (115 feets) de diamètre => 68db
Puissance minimale de réception : 10^-17W => -140 db
Antenne d'émission : 0,25m (10 inch) =>25 db
Apres calcul j’ai
Puissance de réception : entre 32,5 et 47db => 2 à 48 w (selon la distance)
 
Question
1)    Le calcul est-il bon ?
2)   Ce niveau de puissance est-il possible ?
3)   Quel équipement faudrait-il pour le faire fonctionner ?
4)   Quel débit pourrait-on avoir ?


Le problème c’est qu’il a un angle d’ouverture de 10°, or ça va être difficile de pointer l’antenne avec précision vu qu’il n’y a pas de référence. Donc ce serait bien d’avoir une antenne a angle plus large. Pour cela en faisant des recherches, j’ai vu que les sondes soviétique Vega avait un ballon qui transmettait directement à la Terre avec une antenne conique (14,6 pouces de haut, 6 pouces de diamètre) sur une fréquence de 1300 Mhz. En utilisant la même réception et une estimation du gain de l’antenne a 2db on a une puissance de 56db donc 375 W au point orbitale le plus proche.


5)     L’estimation du gain de l’antenne est-il bon ?
6)     La puissance est-elle réaliste ?

De plus le top pour une mission « low cost » serait de ne pas avoir a passer par le deep space network mais recevoir les messages par les radioamateurs donc :
7)     Quelle est la puissance minimale de réception d’un système radioamateur ?
8)     Quel est le gain maximal d’un antenne radioamateur ?

Merci pour votre attention. :ven:

[Neo Yaud]

Salut,
tu trouveras des exemples concrets des équipements de comm de satellites ici dont Venus Probe :
https://uhf-satcom.com/dsn . 

Sur son twitter  il y a de nombreux et excellents exemples de réception de sondes (très) lointaines, en voici un au hasard (Juno) :  https://twitter.com/uhf_satcom/status/1038084428696825856
C'est déjà un bel exploit, mais le signal reste quand même faible et n'est pas exploitable en l'état.

Côté réception, le jour où ta sonde sera autour de Vénus  :)xx tu pourras faire appel aux services (privés) de Goonhilly

On ne parle que de réception depuis la Terre... mais la chaîne d'émission uplink vers ton sat demande une puissance d'émission assez phénoménale pour compenser la petite taille de l'antenne côté satellite.
Finalement ton problème est surtout la débauche de moyens à déployer sur Terre, car sur ta sonde tu es forcément limité par des facteurs de dimensionnement d'antenne, masse, et énergie à fournir.
Je te dis tout ça à la louche, mais Astro-notes est sûrement plus calé 

Dans un post précédent tu parles de la Lune, justement aujourd'hui et demain "il serait possible" de recevoir le satellite amateur DSLWP-B en allant sur http://152.66.73.245:33333  (UTC : 14 Sep 14:40 to 16:40, 20:00 to 22:00, 16 Sep 16:00 to 18:00) . Tu y verras la parabole qui sert habituellement à conrôler FO-29 en LEO. Au programmes aujourd'hui envoi d'images SSDV 
Quant à la réflexion de signal sur la Lune,oui, mais pour un retour du signal vers la Terre (EME). Pas comme un miroir qui "reflèterait" le signal vers Vénus.

[phenix]

merci de cette info.  Je ne savais pas qu'il y avait un "deep space network" privés, mais si j'ai bien compris il n'est composé que d'une station, donc est limité a 120°? 

pour l’émission, j'ai vu que les sondes atmosphériques légères comme Vega et Pioneer Venus avaient un système de transmission particulièrement petit, mais le débit est faible et je n'arrive pas a avoir d'info sur leurs masses.

[Astro-notes]

Je ne suis pas intervenu car j'avoue humblement que si j'ai su manipuler l'équation du radar, qui est un jeu justement fait pour naviguer avec les "db"xxxx et reste l'exercice scolaire idéal, il ne m'en reste que des souvenirs 'd'homme du monde'  :D. Bon vous avez je l'espère tous les outils de simulation pour établir une communication radio électrique Terre Lune ou plus loin, mais n'oubliez pas qu'en plus du problème des antennes à chaque bout du circuit, vous aurez bien entendu l'énorme problème du pointage car le temps de communication avec Vénus n'est pas celui de la Lune et que pendant que vous attendez une réponse (par exemple), la Terre tourne, et se déplace autour du Soleil et que vénus en fait de même mais pas de la même manière. Où pointer l'antenne après l'envoi d'un simple bip (burst ou shirp) pour entendre qqchose (?). En plus sur quelle fréquence l'attendre car les effets Doppler sont "multi causal" et ne concourent que rarement à se neutraliser. Comme vous chercher à avoir une bande passante qui donne de l'information il faut monter en fréquence (je vous épargne Nyquist et Shannon), il va falloir être bon en électronique pour fournir de la SHF avec des watts ! Enfin n'oubliez pas un problème non négligeable, au plus la parabole d'antenne est grande pour récolter du photon, au plus elle est difficile à pointer sur l'objectif et pas qu'un peu ! Si pour les radio amateurs, il n'y a pas de problème pour trouver du matos émetteur et récepteur jusqu'à l'UHF (430 MHz) c'est plus dur pour atteindre les 2500 à 8000 MHz comme les actuelles liaisons radio spatiales utiles. Très vaste problème... :sage:

[DeepThroat]

Je viens de parcourir les messages et j'ai juste deux remarques, à chaud (et j'ai la flemme à cette heure-ci d'attaquer des calculs détaillés...):
40W correspondent à 10Log(40)db=16 dBW. soit 46dBmW. Ne pas confondre les watt et les milliwatt...
Une antenne de 0,25m de diamètre en bande x me semble un peu juste pour faire 25 dB de gain dans l'axe (au feeling).

Bref, je crains que le bilan de liaison soit un peu raduc. 
Sans compter les pertes d'implémentation qui vont faire facilement une paire de dB.

Physiquement, la puissance reçue devrait plutôt tourner vers le µW au mieux....

Si je trouve le temps et la motivation, je ferai un bilan pour dégrossir le sujet....

Bons Vols

[Astro-notes]

@DeepThroat, et moi, encore plus fort, je vais attendre que tu fasses ces ennuyeux calculs pour dire que : comme le démontre notre collègue, ...etc.  :ven:

[DeepThroat]

Fréquency GHz		9,4
Circular Polarization
F. Modulation Mbps		1,00E-03
RF Power W		40,00
Antenna Gain		25,00
On board losses		1,00
Scint & comb. Effects		,80
Omux losses		,00
On board Polar. Losses		,20
Quality losses Modulator		1,75
On board losses		3,75
Distance Km		155000000
Space attenuation		275,71
Atmos. Losses		,30
Rain attenuation		,50
Propagation losses		276,51
Ground Antenna G/T		54,00
G/T losses due to rain		,50
Ground Techno. losses		1,75
Pointing losses		,40
Ground losses		2,65
Eb/N° (dB)		10,71
Eb/N° Target		7
Margin		3,71

Vite fait sur le gaz,  avec 40W à l'émission et le DNS en réception (34m) en bande X a 1Kbps ça passe à  peu près avec un codage RS jusqu'à 155 MKm. 
Au delà il faut réduire le débit. Si on accepte d'être sans marge descendre à 500 bps devrait le faire. J'ai pris 25 dB de gain pour l'antenne bord, c'est une valeur
théorique. En pratique on devrait avoir moins mais pour se faire une idée ça suffit.


Bons Vols

[phenix]

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Merci pour cette confirmation qui me permettra de débloqué le projet Vesper. je suis pas sur de tout comprendre mais au moins sa me permet de commencer le dimensionnement. juste ma culture, Eb/n° c'est quoi? la puissance reçu mes exprimé en quoi?

[DeepThroat]

Eb/N° c'est un paramètre qui exprime le rapport de l'énergie par bit à la densité spectrale de bruit. En clair, ce paramètre sert à estimer la qualité de la liaison en fonction du codage utilisé. Pour aller plus loin il faut entrer dans pas mal de détails un peu compliqués. Avec le calcul de coin de table précédent on voit que ça devrait marcher. Ceci dit, c'est très théorique car une antenne de 25 dB a un lobe assez peu ouvert (ça se calcule aussi...) mais ce n'est pas des dizaines de degrés.... Donc le pointage de l'antenne est critique et sous un ballon qui s'agite je le sens très très moyen. En fait il faut viser l'antenne du DNS (la terre) depuis Vénus....c'est un peu sportif à première vue.  8-)Sans compter l'atmosphère de Vénus qui n'est peut être pas tout à fait transparente à la bande X.

Bons Vols

[Astro-notes]

Est-ce que le RS au quel fat allusion DeepThroat est bien le système de codage/compression Red Solomon ?

[DeepThroat]

Oui, le RS c'est du Reed Solomon. On peut faire plus compliqué et un peu mieux avec du convolutionnel. 
Avec un TurboCode ou un LDPC c'est encore mieux mais il y a un phénomène de plancher d'erreur.

Bons Vols

[Astro-notes]

@Deep Throat : Ah oui Reed Solomon et non Red Solomon, j'avais oublié jusqu'à l'orthographe. J'ai enseigné à mes étudiants toutes sortes de compresseurs de données et correcteurs d'erreurs dont Reed Solomon dans les années 90. Sujet que je trouvais passionnant.
Tu m'as rappelé avec ce RS une période intéressante de ma vie professionnelle.  :up8:

[phenix]

Ou la j'en suis pas au niveau du codage, mais bon je trouverais bien un jours le temps de me penche dessus

en attendant, vu que l'idée est d'utilisé se radar https://buy.garmin.com/en-US/US/p/116902#specs il a un moyenne de d’identifier l'angle d'ou provient une transmission. donc pour le pointage , est il possible d'envoyer un message depuis la terre et de l'utilisé pour pointé l'antenne vers la source d’émission (avec correction du au temps de transmission)?