1969登月直播需要耗费多大电能.docx
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1969登月直播需要耗费多大电能
1969登月直播需要耗费多大电能？
2013-12-0418:
16:
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作为电力工程师第纯技术贴：
1969登月直播需要多大电能？
楼主：
gzyongk105
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呼呼
本人作为电力专业工程师请NASA回答以下疑问：
我们就按照电波定向发射，其实定向发射，并非所发射能量全往哪个角度，那只是理想情况，无线电波其实还是四周扩散。
定向发射，只不过在最初集中了一下，我们就算按照理想状态，计算电波全向一个角度集中发射从月球到地球直播登月所需要第电能。
你要知道能量在这角度近乎80度的范围之内必须传播30万公里。
V球=4/3πr^3
V=4/3*3.1415926265*300000000^3/6
=2/9*π*300000000*300000000*300000000=6.2012553360*10^24
就算地球接受的大锅面积有足球场大：
世界杯足球场面积110*65=7150，近似算1万
1万平米接受的能量如果有1焦耳——
那发射能量就需要6.2012553360*10^20
1千瓦·时=3600000焦耳
等于1.7225709266*10^14千万时
而美国2012年发电量4.05万亿千瓦=4.05*10000*10^8=4.05*10^13
也就是说，美国1969年从月球发射站1秒钟内向地球发射电能量等于2012年全美发电量的4.3倍~~~这还是以定点发射所需最小电力计算的。
除非是外星人借一个超级核电站替美国人发射电波信号，不然是没可能进行实时直播的~~~
回复收藏3楼
还有，1969年美国登月器从地球到达月球仅仅3天，——此次嫦娥登月需要飞行近15天。
40多年后中国火箭技术有这么笨吗？
看看现在直播设备，想想1969年直播设备要多大——
地月通信四道难关：
距离远
由于深空探测距离远，无线电通信存在巨大的路径损失。
接收天线接收到的信号功率仅仅是发射天线辐射功率的一部分，剩余能量都向其他方向扩散。
工作距离越远，球面积越大，接收点截获的功率越小，即传播损耗加大。
传输慢
从月球上把信息下传到地球没问题，但从地球上传到月球上，由于传输带宽的限制，地球上一个指令，月球上要2秒—7秒后才能接收到。
范围大
高精度导航困难。
在深空测控通信中，传统的多普勒测量和距离测量手段可提供精确的跟踪信息。
但是随着目标距离增大，角度测量引起的误差也逐渐增大。
通俗来讲就是物体距离越远，观测和控制能力就越弱。
盯不住
长时间连续跟踪困扰重重。
由于地球和其他天体自传，单个地面测控站可连续跟踪测量深空探测器8—15小时。
目前的深空探测，都立足于地面测控站对探测器的跟踪测量，单个地面站一天之中可连续跟踪测量深空探测器弧段最长只能达到15小时。
至今，通信能力仍是火星探测器“好奇号”的核心价值所在
接收“好奇号”从火星上发回数据并不是件容易的事，这目前也是整个任务是否成功的关键因素。
火星车上的无线电发回到地球的数据包括探测器不同系统情况的遥感数据以及无价的视频图像。
但由于距离原因，无线信号并不是实时的。
无线电信号每秒传输18.64万英里，与光速相同。
在地球上，由于距离较“短”，无线通信几乎是实时的，我们在使用无线电指令和信号的时候也不会有延时。
火星是距离太阳的第四个行星，距离地球的平均距离是7800万英里，所以无线电信号的延迟很明显。
火星和地球的绕日轨道曲率不同，而且也在不停变换，因此火星和地球的距离也在不断改变，二者的平均距离在7800万英里和4875万英里之间，无线电信号的传输需时4分钟。
NASA表示，信号传输单向传输用时14分钟意味着目前的距离是1.54亿英里，这一数字令人失望。
在这样的距离下，信号衰减将是个惊人的数字，大概有278dB的路径损耗。
能收到信号就已经是奇迹了。
JPL（喷气推进实验室）和NASA（美国宇航局）是怎么做的？
TheCuriosityhasthreebasicradiosonboard.TwoofthemoperateintheXbandwhichistypicallyinthe7to8GHzrange.Oneoftheseradiosusesalowgainomnidirectionalantennathattransmitsbacktoearthataverylowdataratebutitsmainfunctionisreceivingcommands.TheotherXbandradiousesamoveablehighgainantennaaboutonefootindiameterthatcanbepositionedforanoptimumviewofearth.Datarateisalsolow.Datarateisaslowas160bps（yes,bps）butcanbehigheruptoabout12kbps.Remembererrorratesarelessatlowerspeeds.Nowondervideotakessolongtoreceiveeventhoughitishighlycompressed
“惊奇号”的主板上有三个无线电系统。
其中两个处于X波段，也就是7-8GHz范围，一个无线电采用低增益全向天线，可以以非常低的数据率将信号传输回地球，不过它的主要功能是接受指令。
X波段无线电使用可以动的高增益天线，直径约为1英尺，可以调整到面向地球的最佳位置。
它的数据率也很低，可以低至160bps（没错，是bps），高至12kbps。
不过要记得低速下误码率更低，难怪就算视频压缩率高，接收依然要花很长时间。
ThethirdradioisaUHFdatamodemthatoperatesnear400MHz.ItusesanomnidirectionalantennatotalktooneofthesatellitesorbitingMars.Therearetwosatellitesbutonlyoneisworkinganditisusedtorelaydatabacktoearth.Thedataratesarehigher（about128kbps）becausethesatellitesareclosertotheCuriosity.ThesatellitebeamsthedatabacktoEarthatahigherratebecauseitusesmorepower.
第三个无线电是UHF数据调制解调器，运行频率接近400MHz，采用全向天线，和绕火星的卫星进行通信。
绕火星的卫星有两个，但只用一个在工作，用于将数据转发到地球，它的数据率更高（约为128kbps），因为卫星和“好奇号”的距离较近。
卫星将数据发挥地球的数据率更高一些，因为其发射的功率也更大。
BackonEarth,hugeantennasofNASA’sDeepSpaceNetwork（DSN）receivethesignals.DSNconsistsofthreestationsspacedabout120degreesapartaroundtheworldsooneofthemisinconstantviewoftheMarslander.ThereisoneatGoldstoneinCalifornia’sMojaveDesert,onenearMadrid,SpainandoneinCanberra,Australia.Eachhasanenormousmoveabledishantennaabout200feetorsoindiameter.Thisgivesthemamazinggainof70dB+atXbandfrequencies.ThatgainplusanyCuriosityantennagainandsuperreceivesensitivityattheearthstationcompensatesfortheweaksignalsfromMars.
地球上，NASA的深空网（DSN）超大天线会接收到信号。
DSN包括三个观测站，在地球上形成120度角，其中一个长期观察火星车。
三个站点中，一个位于加州Mojave沙漠的Goldstone，另一个位于西班牙马德里附近，还有一个位于澳大利亚堪培拉。
每个观测站点都有巨大的可移动的碟形天线，直径约为200英尺。
这使得三个观测站在X频段拥有高达70db+的增益。
这样的增益，加上“好奇号”天线，使得地球上的观测站有超强的接收灵敏度，能够接收到来自火星的微弱信号。
WetakewirelessforgrantedhereonEarth.Butinspaceitisstillachallenge.ThetimedelaymustdrivetheNASAandJPLengineersnuts.Anyway,congratstoNASAandJPLforasuperbengineeringeffort.
在地球上，无线电对我们来说是理所当然的事，但太空中仍然是挑战。
时间延迟肯定把NASA和JPL的工程师逼疯了。
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关于太平天囯
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12-0421:
14
herolinjin
关于电力工程师对用电量的估算，电子工程师有不同意见。
首先单位澄清一下：
瓦＝焦耳/秒。
空间接收到的无线信号，一般幅度都极其微小。
接收机的灵敏度一般以dBm表示，0dBm表示1mW（1瓦＝1000毫瓦＝30dBm）
－10dBm表示0.1毫瓦，－90dBm表示10的负9次方毫瓦。
1M数据速率下，WiFi的灵敏度可以达到－95dBm左右，
估计来看，这个数据速率已经可以传输非高清图像了。
如果作者以接收机接收到功率为焦耳级别的话，此处则闹大笑话了。
实际情况可能是，与作者估计差了12个数量级别（千亿倍）。
举个例子来说，你家用的WiFi路由，发射功率一般不超过17dBm（50mW/0.05W）
你觉得你的终端设备最大能接收到多少功率呢？
另外，关于电磁波扩散的能量谱线密度，是用表面积来计算而不是体积。
V球=4/3πr^3这个公式转换为S＝4*π*r^2更合适。
这些细节，不是电力工程师能明白的
12-0500:
06
何新博客管理员回复herolinjin
另要问问，美帝当时直播时，使用的频率是多少？
带宽够么？
天线增益应该达到多少才能实现？
理想情况下这个天线应该是多大尺寸的才能达到这个增益？
现在这种尺寸的天线增益能做到多少？
把这些算清楚后再来算功率合不合理。
总之，美国载人登月，漏洞过多，谁信谁213.
12-0500:
07
何新博客管理员回复何新博客管理员
请记住，美国人是直播，接受信号达不到一定功率，是不可能直播的~~~~
是这前提~~
别跟我说你5W跟多远人对话，对话跟直播一样吗？
7小时前
louyuheng回复何新博客管理员
我猜猜外星人是帮他们忙的
7小时前
louyuheng回复何新博客管理员
我们深空探测科学家欧阳自远也说是真的呀
4小时前
jclzsk回复何新博客管理员
功率问题好像并没有那么复杂吧，米弟会说：
他家有环月同步卫星，只要发射信号能被它捕捉到即可，这个功率要不了很大。
再通过若干个中继卫星接收和传播，最终实现指挥中心接收到信号。
老头的水平不应该怀疑电波信号功率问题啊？
地球月球不是同一个道理吗，只要地月卫星再联系上就可以了，地球上通信也没有多耗电吧。
米弟家的射电望远镜群阵也不是吃素的，即使月面发射信号不强，接收这个信号的能力还是有的吧。
怀疑此文作者电工没毕业。
大家可以找出很多否定登月的证据，但这一条貌似值得商榷。
3小时前
herolinjin回复何新博客管理员
老兄，这么一个小问题，你提的要求也太多了吧！
我们没有肯定米国一定登月了，只是讨论匪夷所思的地月通信所需能量问题。
作者推论基础本身就是荒唐，无线接收机很难有能承受一瓦输入功率的能力。
以此推导的数据只能判断没有工科毕业呀。
给老美做什么射频链路预算实在没有这个必要吧。
古人说：
知其要者，一言而终，不知其要，流散无穷，你同意么。
12-0421:
52
万岁网
长征总师：
如国家下决心能在2025年载人登月/那就下决心吧，为什么我们崇拜毛，毛说要，下定决心，敢于胜利，我读这句话时，偷笑，还有不敢胜利的吗，还下定决心，呵呵，现在，明白了吧
4小时前
jclzsk回复万岁网
不知道的事情多了，所以你只能偷笑。
歪读，说明你心态不好
12-0423:
31
三皇五帝
书上说月球正在逐渐远离地球，未来终将会脱离地球的轨道。
1969年美国登月器从地球到达月球仅仅3天，40多年后中国嫦娥登月需要飞行近15天——人类的两次登月果然验证了这个事实！
5小时前
jclzsk回复三皇五帝
他们肯定在笑话咱家技术不好呗，他们是走直线上去的，那火箭力气大，只是现在连图纸都找不到了
5小时前
三皇五帝回复jclzsk
不是图纸都找不到，一定是等着别人来购买他们的技术，没我你们不行啊。
5小时前
亚狼
这么专业的我看不懂，但怀疑当年的能力
5小时前
风情万种
我也想听大家的建议！
谢зи
7小时前
5372527
没有人能够抹去阿姆斯特朗在月球上留下的脚印！
！
5小时前
怒海闲庭回复5372527
某不知名拍摄场景的脚印！
12-0421:
35
万岁网
你们注意了吗，媒国给荷兰的月球岩石也是假的，，，德国航空航天中心的韦伯博士认为，人类月球探测器的历史上，最值得一提的有两次，都由苏联科学家完成。
那么，媒美国登月是假的吗,载人登月探测器也是月球探测器啊
12-0421:
34
万岁网
德国航空航天中心的韦伯博士认为，人类月球探测器的历史上，最值得一提的有两次，都由苏联科学家完成。
那么，媒美国登月是假的吗,载人登月探测器也是月球探测器啊
12-0421:
22
radarey2000
都知道直播是假的
12-0420:
02
wstytdzj
睁一只眼，闭一只眼。
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