Gondolatok az űrkorszakról

Hasonló dokumentumok
KVANTUMKOMMUNIKÁCIÓ AZ ŰRTÁVKÖZLÉSBEN

Kvantum Kommunikáció Használata az Űrtávközlésben

Kvantum kommunikáció használata az őrtávközlésben

KVANTUMKOMMUNIKÁCIÓ AZ ŰRTÁVKÖZLÉSBEN

Vár a világűr. Bacsárdi László. Magyar Asztronautikai Társaság (MANT) főtitkár

Bevezetés a kvantum-informatikába és kommunikációba 2016/2017 tavasz. Kvantumkommunikáció az űrtávközlésben május 4.

Kvantumkommunikáció az űrtávközlésben május 10.

Fiatalok a világőr közelében

Kvantum infokommunikáció, a titkosítás új lehetőségei

Csillagászati eszközök. Űrkutatás

Informatika kvantum elveken: a kvantum bittől a kvantum számítógépig

DOCSIS és MOBIL békés egymás mellett élése Putz József Kábel Konvergencia Konferencia 2018.

FIZIKAI HOZZÁFÉRÉST NEHEZÍTŐ TECHNOLÓGIA A MŰHOLDAS TÁVKÖZLÉSBEN

Műsorterjesztés. Definíciók. Televíziós és rádiós műsorszolgáltatás. Kulcskérdések

Rádiófrekvenciás kommunikációs rendszerek

HÍRADÁSTECHNIKA I. Dr.Varga Péter János

Kitöltési útmutató A NEM ELŐFIZETÉSES MŰSORTERJESZTÉS KÉRDŐÍVHEZ ( ) július

Kábeltelevíziós és mobil hálózatok békés egymás mellett élése. Előadó: Putz József

Kvantumcsatorna a mûhold Föld és mûhold mûhold kommunikációban

Az interferométer absztrakt áramköre (5)

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Mobiltelefon-hálózatok

Kvantum mechanikával tunningolt klasszikus kommunikáció. Imre Sándor BME-HIT

A WRC-15 Rádiótávközlési Világértekezletre történő felkészülés jelenlegi helyzete. CPG PTD munkacsoport. Bálint Irén Spektrumgazdálkodási osztály

Készítette: Konrád Sándor Környezettudomány MSc. Témavezető: Dr. Bognár Péter

A magyar űrtevékenység

Bevezetés a kvantum informatikába és kommunikációba Féléves házi feladat (2013/2014. tavasz)

Labormérés tudnivalók

Választható önálló LabView feladatok 2013 A zárójelben szereplő számok azt jelentik, hogy hány főnek lett kiírva a feladat

Híradástechnika I. 5.ea

Adatátviteli eszközök

Érzékelők csoportosítása Passzív Nem letapogató Nem képalkotó mh. radiométer, graviméter Képalkotó - Kamerák Letapogató (képalkotó) Képsíkban TV kamer

Kvantum-informatika és kommunikáció 2015/2016 ősz. Kvantumkommunikáció az űrtávközlésben október 16.

INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK ÉS ALKALMAZÁSOK

Űrtechnológia február 9. Mesterséges holdak és űrszondák / 2 Űrtechnológia A technológia a mérnöki tudomány eredményeire támaszkodó, azt megtest

TestLine - nummulites_gnss Minta feladatsor

Számítógépes hálózatok felépítése, működése

INFORMATIKA ÁGAZATI ALKALMAZÁSAI. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Leica Viva GNSS SmartLink technológia. Csábi Zoltán mérnök üzletkötő, Kelet-Magyarország

A távérzékelés és fizikai alapjai 4. Technikai alapok

Charles Simonyi űrdozimetriai méréseinek eredményei

Járműinformatika Multimédiás buszrendszerek (MOST, D2B és Bluetooth) 4. Óra

Troposzféra modellezés. Braunmüller Péter április 12

2015 november: Titkosítás műholdakkal - Bacsárdi László

A nemzetközi űrkutatásban való magyar részvétel Magyar Örökség Díj Laudáció március 20.

Fénytávközlő rendszerek és alkalmazások

Műholdas infokommunikációs rendszerek


Helymeghatározó technikák

Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet. Jákó András BME EISzK

Választható önálló LabView feladatok 2017

Feladatok 2014 Reguar Category / Junior High School Sputnik

Interferencia jelenségek a BME permanens állomásán

INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK ÉS ALKALMAZÁSOK

A NEM-IONIZÁLÓ SUGÁRZÁSOK. Elektromágneses sugárzások és jellemzőik

Miért a Gyáli úti alma matert választotta kommunikációs partnerének a NASA?

Kvantumkriptográfia III.

Űrtechnológia október 24. Műholdfedélzeti energiaellátás / 2 Műholdfedélzeti szolgálati rendszerek Felügyeleti, telemetria és telekommand rendsz

x 3 - x 3 +x x = R(x) x 3 + x x 3 + x ; rendben, nincs maradék.

A nemzetközi űrkutatásban való magyar részvétel (Laudátor: Dr. Both Előd, fizikus-csillagász, űrkutató)

Alacsony fogyasztású IoT rádiós technológiák

Csillagászati kutatás legfontosabb eszközei, módszerei

A vezeték nélküli mikrofonok (PMSE) felhasználásának feltételei

Bevezetés a kvantum informatikába és kommunikációba féléves házi feladat (2015/2016, tavasz)

Alapok GPS előzmnyei Navstar How the GPS locate the position Tények Q/A GPS. Varsányi Péter

MŰHOLDAS VÁROSI HŐSZIGET VIZSGÁLAT

Számítógépes hálózatok felépítése, működése

UAV FEJLESZTÉSEK ÉS KUTATÁS AZ MTA SZTAKI-BAN

BME Természettudományi Kar, TDK TTK kari eredmények

Számítógép hálózatok gyakorlat

Hegyi Ádám István ELTE, április 25.

TESZT A LELKE AZ FTTX / XPON HÁLÓZATNAK IS

Ahol a kvantum mechanika és az Internet találkozik

Választható önálló LabView feladatok A zárójelben szereplő számok azt jelentik, hogy hány főnek lett kiírva a feladat

Mennyit is késik? Troposzféra-modellezés a GNSSnet.hu rendszerében

A rendszer legfontosabb jellemzőit az alábbiakban foglalhatjuk össze:

Kincskeresés GPS-el: a korszerű navigáció alapjai

INFORMATIKA ÁGAZATI ALKALMAZÁSAI. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Számítógépes hálózatok

A VÁROSI HŐSZIGET VIZSGÁLATA MODIS ÉS ASTER MÉRÉSEK FELHASZNÁLÁSÁVAL

ÓBUDAI EGYETEM KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI KAR. Villamosmérnök szak

INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK ÉS ALKALMAZÁSOK

Az optika és a kábeltv versenye a szélessávban. Előadó: Putz József


Távérzékelés - műholdak

A navigációs műholdrendszerek fontosabb jellemzői. A műholdas helymeghatározás fejlődéstörténete.

HÁLÓZATOK I. Segédlet a gyakorlati órákhoz. Készítette: Göcs László főiskolai tanársegéd NJE GAMF MIK Informatika Tanszék tanév 1.

Televíziós gyorsjelentés május

HÍRADÁSTECHNIKA I. Dr.Varga Péter János

2007. március 23. INFO SAVARIA GNSS alapok. Eötvös Loránd Tudományegyetem, Informatika Kar. Térképtudományi és Geoinformatikai Tanszék

A közszolgálati műsorok vételi lehetőségei

Nemzeti frekvenciafelosztás és frekvenciafelhasználási szabályok

Sávszélesség növelés a Magyar Telekom vezetékes access hálózatában. Nagy Tamás Magyar Telekom Budapest, május.

HÍRADÁSTECHNIKA I. Dr.Varga Péter János

Sugárvédelmi Laboratórium

Az RRC06 hazai vonatkozásai

Biztonságos kommunikáció kvantumalapú hálózatokban

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Mobiltelefon-hálózatok

Mobil kommunikáció /A mobil hálózat/ /elektronikus oktatási segédlet/ v3.0

IGÉNYLŐ ÁLTAL VÉGEZHETŐ TERVKÉSZÍTÉS KÖVETELMÉNYEI

HÍRADÁSTECHNIKA I. Dr.Varga Péter János

Átírás:

Gondolatok az űrkorszakról Képtelenség a Holdra lőni, mert a leghevesebb robbanóanyag sem tud akkorát lőni, hogy eljusson a Holdra KVANTUMKOMMUNIKÁCIÓ AZ ŰRTÁVKÖZLÉSBEN Kvantum-informatika és kommunikáció Az űrkutatás merő humbug Erkölcsi jogunk csak akkor lesz a világűrbe menni, ha megállítottuk az éhezést s a Földön lévő bajokat 2011. április 1., Budapest Bacsárdi László doktorjelölt BME Híradástechnikai Tanszék bacsardi@hit.bme.hu Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 2 Gondolatok az űrkorszakról Eljön az idő, amikor olyan szerkezetet építünk, amellyel madarak módjára repülünk keresztül az égbolton, miközben nyugodtan olvashatunk. (Roger Bacon) A Föld az emberiség bölcsője, de nem maradhatunk örökké bölcsőben (K. E. Ciolkovszkij) Gondolatok az űrkorszakról A dongó fizikailag nem lenne képes repülni. De a dongó ezzel nincs tisztában, úgyhogy továbbra is repül. (Mary Kay Ash) Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 3 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 4 Az űrkoszak kezdetei Szptunyik-1 1957. október 4. Lajka kutya (Szputnyik-2) 1957. november 3. Gagarin repülése 1961. április 12. John Glenn repülése 1962. február 20. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 5 6 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 6 1

Az űrkoszak kezdetei Explorer-1 (1958.02.01.) Pioneer-1 (1958.10.11.) Vanquard-1 (1958.03.01.) SCORE (1958.12.18.) Telstar-1 (1962.07.10) Intelsat-1A (1965.04.06) Magyar részvétel 1946.: Bay Zoltán-féle holdradar-kísérlet 1968. aug. 20-21.: amerikai műholdon sikeres műholdátviteli kísérlet 1974.: Interkozmosz-12: fedélzeti elektronika fejlesztése 1980.: Farkas Bertalan űrrepülése (Magyari Béla tartalékűrhajós) 2007.: Charles Simonyi űrutazása (rádióamatőr-kapcsolatok, PILLE) 2009.: Charles Simonyi második űrutazása (rádióamatőr-kapcsolatok, Simonyi-Pille 2 kísérlet) Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 7 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 8 Jövő a jelen pillanatban Űrszemét A világűr semlegessége Visszatérés a jövőbe (Holdra) Műholdpályák Műholdpályák LEO MEO GEO Emberes űrutazások Alkalmazások Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 9 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 10 Űrtávközlés Űrhírközlés: a hírközlés része az űrrendszer (részben vagy teljes egészében) Űrrendszer: űreszköz + a teljes apparátus aktív és passzív rendszerek Űrtávközlés Szolgáltatás Pont-pont Területi elosztó Globális hírközlés Műsorszóró rendszerek Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 11 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 12 2

Távközlési műholdak A távközlési műholdak Telekommunikáció segítése rádió- és mikrohullámú frekvenciákon Geoszinkron, geostacionárius, LEO Lézeres kommunikáció Késleltetések Kvantumkommunikáció Lehetővé teszi nagyobb sávszélesség elérését (effektív sávszélesség), amelyre az új nagy információkapacitású rendszereknek szüksége van a műholdas műsorszórás minőségének növelését különböző biztonsági problémák hatékony megoldását (pl. kriptográfia) A kommunikációt négy módon segítheti Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 13 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 14 Kvantumkommunikáció Nyílt légköri kommunikáció száz kilométeres nagyságrend Föld görbülete is számít Alacsonypályás műholdas kommunikáció néhány száz km magasságban keringő műholdak, kódolás Műholdas műsorszórás 36.000 km magasan keringő műholdak 27 MHz-es jelet használunk a kódolásban (QPSK) egy szimbólum két bitet kódol - 55 Mbs Műhold-műhold kommunikáció Biztató jelek 1991 első megvalósítás, 30 cm-es távon laboratóriumi körülmények között: 205 méter külső körülmények között: 75 méter 1998 Los Alamos National Laboratory, 950 méteres táv, éjszakai körülmények 2002 ugyanez a kutatólaboratórium demonstrálta 10 kilométeres távon (9,81 km), nappali és éjjeli időszakban is 2006 144 km nemzetközi kutatócsoport 2011 folytatódó munka (NICT, QUEST) Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 15 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 16 Miért pont szabad légköri? Hogyan működik? Az optikai kábelek vesztességei miatt a kvantum csatorna maximális hossza néhány száz km A légköri vesztességek szintén befolyásolják a távolságot, azonban elegendő nagy távolság marad a műhold eléréséhez A világűrbeli vesztességek jóval alacsonyabbak, lehetővé téve nagy távolságú kvantum kommunikációt Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 17 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 18 3

A részletek Űr-űr kvantumkommunikáció modellezése Hogyan történhet a kommunikáció? Írjuk fel a veszteségeket! Nézzünk meg két protokoll! Galambos Máté (BME TTK) Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 19 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 20 Föld-űr kvantumkommunikáció modellezése Veszteségek Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 21 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 22 Szupersűrűségű kódolás, űr-űr (1) SZUPERSŰRŰSÉGŰ TÖMÖRÍTÉS Ha a bitek több mint a felét elveszítjük, nem hasznos a protokoll Az űrben nincs abszorpció, csak célzási hiba és nyalábszélesedés, emiatt egy elég nagy detektor elegendő jelet tud összegyűjteni Milyen nagy az elég nagy? Hullámhossz: 0.8 µm Célzási hiba: 0.5 µrad Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 23 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 24 4

Szupersűrűségű kódolás, űr-űr (2) Szupersűrűségű kódolás, űr-föld, Föld-űr (2) link hosszúság apertúra átmérő Optimum keresése, ahol a nyalábszélesedés a legkisebb Ez alapján a fogadó oldalon a detektor tükörátmérője minimalizálható Transzmittancia Orbit: 300 km Visibility: clear 23 km, hazy 6 km Wavelength: 0.8 µm Alice s aperture size: 0.2 m Wavelength: 0.8 µm Pointing error: 0.5 µrad Downlink Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 25 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 26 Szupersűrűségű kódolás, űr-föld, Föld-űr (3) Transzmittancia Orbit: 300 km Visibility: clear 23 km, hazy 6 km Wavelength: 0.8 µm Alice s aperture size: 0.2 m BB84 Uplink Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 27 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 28 BB84 Protokoll BB84 QBER Orbit: 300 km; Visibility: clear 23 km, hazy 6 km; Wavelength: 0.8 µm; Alice s aperture size: 0.2 m; Downlink; p pol: 0.05; p dark: 2 10-4 ; n: 4; µ: 0.1; η: 0.7 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 29 Kvantumkommunikáció IAC 2010, Prague az űrtávközlésben Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 30 5

BB84 Bitrate Összefoglalás (1) Orbit: 300 km; Visibility: clear 23 km, hazy 6 km; Wavelength: 0.8 µm; Alice s aperture size: 0.2 m; Downlink; µ: 0.1; η: 0.7; f pulse: 1 Mhz; jövőbeli szabadtéri kvantumcsatornán: légkör zavaró hatásának minimalizálása; a szabadtéri távolságok növelése (a jel megfelelő erősítése); megfelelő küldő- és vevőberendezések építése a sikeres kísérletek az űrtávközlésben fejlődést hozhatnak a szabadtéri modell működőképes az űrtávközlés történelmében ugyanolyan nagy váltást érhetünk el, mint amilyen az analóg technikáról digitális technikára történő átállás Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 31 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 32 Összefoglalás (2) Szupersűrűségű protokoll esetén Mély űri illetve uplink megoldások nem realizálhatóak A praktikus alkalmazások kistávolságú műhold-műhold illetve műhold-föld downlink irányú kommunikációban használhatóak BB84 vizsgálata downlink esetben Az eredményeink megmutatták, hogy LEO pályán lévő műholdak esetében még nagy zenitszög esetén is 10-100 kb/s sebességgel lehetséges a kulcsszétosztás? KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! Kérdések? Bacsárdi László doktorjelölt BME Híradástechnikai Tanszék bacsardi@hit.bme.hu Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 33 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 34 6