厄勒克特拉 (無線電)

厄勒克特拉（Electra）正式名稱為厄勒克特拉近距鏈路載體，是一種電信包，充當通信中繼和火星航天器和漫遊車的導航輔助設備^[1]^[2]^[3]，使用這種中繼器可使傳回的數據量增加兩到三個數量級。

厄勒克特拉的終極目標是實現更高水平的系統集成，從而以更低的成本大幅降低各類航天器的質量、功率和尺寸^[4]。

概述

「火星全球探勘者號」、火星奧德賽號」和「火星快車號」軌道飛行器攜帶了第一代特高頻中繼設備。在此初步經驗的基礎上，美國宇航局又開發了下一代中繼設備，即厄勒克特拉近距鏈路載體，該設備首次部署在2005年發射的「火星勘測軌道飛行器」上運行^[1]。

使用火星軌道器作為無線中繼，可增加從漫遊車和其他着陸器傳回的數據，減少了地面探測器通信所需的質量和功率^[5]。一種特別的功能是，它可在通信過程中主動調整數據速率—從地面機器人的角度看，當軌道器接近地平線時速度較慢，而當軌道器處於頭頂上方時速度較快。^[6]。為經濟高效地構建中繼網絡，美國宇航局在其每艘探測軌道飛行器上都安裝了中繼通信設備。2005年之後發射的火星任務利用厄勒克特拉特高頻收發器來滿足這些任務可能所需的所有導航、指揮和數據返回需求。到達的航天器可接收到這些信號，並確定其與火星的距離和速度，這種通信可以實現更精確的導航^[2]。

當美國宇航局的着陸器和漫遊車安全着陸在火星上時，厄勒克特拉可提供精確的多普勒數據。當與「火星勘測軌道飛行器」的位置信息結合時，可準確測定着陸器或漫遊車在火星表面的位置。厄勒克特拉還可利用其天底指向（直接向下指向表面）的天線為火星着陸器和漫遊車提供特高頻信號網覆蓋，這種覆蓋範圍對火星上可能沒有足夠無線電功率來與地球直接通信的着陸器來說非常重要^[1]。

主要特點

收發器運行免費開源的RTEMS操作系統^[7]
厄勒克特拉的軟件無線電(SDR)為不斷發展的中繼能力提供了靈活的平台^[3]；
使用現場可編程邏輯門陣列(FPGA)技術，可完全重編程軟件/固件功能;
可互操作、數據傳輸可靠的太空數據系統諮詢委員會「鄰近空間鏈路協議」(Proximition-1 Space Link Protocol)；
在特高頻頻段上(390-450兆赫)的捷變頻操作^[3]；

集成了多普勒導航和定時服務
數據速率高達1兆比特/秒^[2]^:8。

應用

火星勘測軌道飛行器（第二代特高頻，厄勒克特拉近距鏈路設備)^[3]
火星科學實驗室進入和着陸艙
- 好奇號漫遊車使用「厄勒克特拉簡化版」
火星大氣與揮發物演化任務軌道器
歐空局火星微量氣體任務衛星，二台厄勒克特拉無線電^[8]^[9]
洞察號着陸器
美國宇航局毅力號火星車^[10]

前一代

火星全球探勘者號 (第一代特高頻頻中繼設備)^[3]
2001火星奧德賽號 (第一代特高頻頻中繼設備)^[3]
火星快車號 (第一代特高頻頻中繼設備)^[3]

另請查看

小型深空轉發器

參考文獻

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延伸閱讀

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Webster, Guy; Neal-Jones, Nancy. 美国宇航局前往火星飞船上的中继无线电设备通过了检查. NASA. 2014年2月28日 [2022年2月13日]. （原始內容存檔於2016年10月24日）.
美国宇航局最新火星轨道飞行器展示了中继能力. 科羅拉多大學博爾德分校. 2014年11月10日 [2022年2月13日]. （原始內容存檔於2022年2月13日）.

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[4] Satorius, Edgar; Jedrey, Tom; Bell, David; Devereaux, Ann; Ely, Todd; et al. The Electra Radio (PDF). Hamkins, Jon; Simon, Marvin K. (編). Autonomous Software-Defined Radio Receivers for Deep Space Applications. Deep Space Communications and Navigation Series. NASA/Jet Propulsion Laboratory. 2006. Bibcode:2006asdr.book.....H. （原始內容 (PDF)存檔於3 October 2006）.

[MRO_News_2006-5] Webster, Guy. NASA's Newest Mars Orbiter Passes Communications Relay Test. NASA. 17 November 2006 [14 November 2013]. （原始內容存檔於2021-06-08）.

[6] NASA Electra Radio for the Trace Gas Orbiter. European Space Agency. 2 July 2014 [2022-02-13]. （原始內容存檔於2017-10-22）.

[7] Mortensen, Dale J.; Bishop, Daniel W.; Chelmins, David T. Space Software Defined Radio Characterization to Enable Reuse (PDF). 30th AIAA International Communications Satellite Systems Conference. 24–27 September 2012. Ottawa, Canada. 2012 [24 October 2016]. doi:10.2514/6.2012-15124. hdl:2060/20120015492  . （原始內容 (PDF)存檔於27 December 2016）.

[8] Webster, Guy. NASA Radio Delivered for Europe's 2016 Mars Orbiter. NASA/JPL. 2 July 2014 [22 April 2018]. （原始內容存檔於2022-02-13）.

[Listening-9] Ormston, Thomas. Listening to an Alien Landing. European Space agency. 18 October 2016 [2022-02-13]. （原始內容存檔於2022-02-13）.

[10] Novak, Keith S.; Kempenaar, Jason G.; Redmond, Matthew; Bhandari, Pradeep. Preliminary Surface Thermal Design of the Mars 2020 Rover (PDF). 45th International Conference on Environmental Systems. 12–16 July 2015. Bellevue, Washington. 2015 [2022-02-13]. （原始內容 (PDF)存檔於2016-10-24）.

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