厚さ100 kmの硬い氷の地殻を介して無線信号を送信するには、どのくらいの電力が必要ですか？

EnceladoまたはEuropaの氷河下の海の中に浮動プローブを配置した場合を考えてみましょう。無線がプローブと外部表面から通信できるようにするには、どのくらいの電力が必要ですか。または、言い換えれば、100 kmの固体の氷は、たとえばUHF周波数の無線信号にどの程度の減衰を引き起こしますか？

直接答えることはできませんが、NASAはグリーンランドの氷床を飛行機レーダーで調べて、岩盤の深さを調べています。氷と電波について彼らが言うことは次のとおりです。-

一方、氷はレーダーの周波数に応じて異なる反応をします。高周波の電波を反射しますが、固体であるにもかかわらず、低周波レーダーは氷をある程度通過できます。これが、MCoRDSが120〜240 MHzの比較的低い周波数を使用する理由です。これにより、機器は氷の表面、氷の内部層、および下の岩盤を検出できます。「氷の底を鳴らすには、より低い周波数を使用する必要があります」と、CReSISの科学者ジョン・パデンは述べています。「周波数が高すぎると、信号が氷で失われます。」

これはここから来ました。これはレーダーであり、氷を通過して受信機に戻るには岩盤からの反射が必要であることに注意することは興味深いです。反射されたパワーは、岩に到達する入射パワーのほんの一部であると想像します。そのため、一方向に透過する固体の氷床を通過すると、この距離の10倍になる可能性があります。

彼らが得ている画像の種類は次のとおりです。-

私にはレーダーで+ 3kmが可能であるように見えます。レーダーのビーム角がわからないので、氷の表面での入射電力を計算することはできません-飛行機からの送信は、非常に狭いビーム角で1MWのパルスレーダーであり、数百ワットの氷の上面。また、岩盤からの反射はタイトなビームではありません。これは、距離が増加するにつれて反射して戻るパワーが薄く広がることを意味します（フリースの式を参照）。また、飛行機で受信される電力は、氷の表面から放射される電力よりもはるかに小さくなります-再びフリースの式を参照してください。

補遺

レーダーアプリケーションのリンク損失について考えました。-

• $\frac{\pi^2 D^2}{\lambda^2}\cdot 0.6$
• これは、反射信号についても同じ問題です。地表では、1km高い航空機まで同じ減衰（78dB）を受けます。

これらの損失は、氷を介した単純な送信では発生しません。送受信アンテナは、氷またはその表面に配置されます。これはすべて、長距離の氷を一方向に伝達できるという点で優れています。

地球上の水の氷と同様に振る舞うと仮定すると、南極大陸のロス棚氷の RF減衰の測定が行われました。75MHzから1.25GHzの周波数では、減衰長は300〜500mであることがわかりました。

（減衰長は、信号が1 / e〜= 0.368〜= -4.3dBに低下する距離であり、時定数に多少類似しています）

これは、100kmの厚さ（-950dBのようなもの）に対してかなり威圧的な減衰量になります。起こらない

電源は、もちろん、送信する必要がある信号の帯域幅に依存するであろう。

遠近感を言えば、月の跳ね返り通信の記録は3mWの送信電力（〜-300dBの減衰）のようなものです。1GWがあれば、それはさらに115dBになりますが、それでも必要なものにはまだ足りません。

現在、私は英国南極調査のレーダーエンジニアとして働いているので、私は手助けできると思います。

頻度は重要です氷は（特定のギャップを除いて）MF周波数でブロックされませんが、HFとUHFで氷と水は非常に似ており、十分に侵入できません。

周波数が十分に低い（2.4Mhz未満）に保たれていると（話している氷が水ベースであると仮定して）氷にほとんど問題がないと思います...まだ宇宙への送信とMF信号がかなり悪い主に地球上の電離層干渉によるものです。地球の磁場は非常に強力であることを知っているので、体によっては逃げることができます。

いずれにせよ、あなたの主な問題は、あなたが氷とあらゆる大気disturbance乱を通過できる単一の周波数を見つけることだと思う。それは確かに地球上の問題でしょう