Toen NASA's Mars 2020 Perseverance-rover op de Rode Planeet landde, het Deep Space Network (DSN) van het bureau was erbij, waardoor de missie de gegevens kan verzenden en ontvangen die het evenement mogelijk hebben gemaakt. Toen OSIRIS-REx afgelopen jaar monsters nam van asteroïde Bennu, de DSN speelde een cruciale rol, niet alleen door de opdrachtvolgorde naar de sonde te sturen, maar ook door zijn verbluffende foto's terug naar de aarde te sturen.

Het netwerk vormt sinds 1963 de ruggengraat van NASA's deep space-communicatie. regelmatig 39 missies ondersteunen, met meer dan 30 NASA-missies in ontwikkeling. Het team erachter werkt nu hard aan het vergroten van de capaciteit, het aanbrengen van een aantal verbeteringen aan het netwerk die toekomstige verkenning van de ruimte zullen helpen bevorderen.

Beheerd door NASA's Jet Propulsion Laboratory voor het Space Communications and Navigation Program, gevestigd op het NASA-hoofdkwartier binnen het directoraat Human Exploration and Operations Mission, de DSN is wat missies in staat stelt om te volgen, commando's sturen naar, en ontvang wetenschappelijke gegevens van verre ruimtevaartuigen.

Het netwerk bestaat uit volgantennes over drie complexen die gelijkmatig over de hele wereld zijn verdeeld in het Goldstone-complex bij Barstow, Californië; in Madrid, Spanje; en in Canberra, Australië. Naast het ondersteunen van missies, de antennes worden regelmatig gebruikt om radiowetenschap uit te voeren - het bestuderen van planeten, zwarte gaten, en het volgen van objecten in de buurt van de aarde.

"Capaciteit is een grote druk, en ons antenne-verbeteringsprogramma gaat daarbij helpen. Dit omvat de bouw van twee nieuwe antennes, het verhogen van ons aantal van 12 naar 14, " zei Michael Levesque van JPL, adjunct-directeur van de DSN.

Netwerkupgrades

In januari 2021, de DSN verwelkomde zijn 13e gerecht aan de familie. Genoemd Deep Space Station 56 (DSS-56), deze nieuwe 34 meter brede (112 voet brede) schotel in Madrid is een "alles-in-één" antenne. Eerder gebouwde antennes zijn beperkt in de frequentiebanden die ze kunnen ontvangen en verzenden, vaak beperken ze tot communicatie met specifieke ruimtevaartuigen. DSS-56 was de eerste die het volledige scala aan communicatiefrequenties van de DSN gebruikte zodra deze online ging en kan communiceren met alle missies die de DSN ondersteunt.

Kort na het online brengen van DSS-56, het DSN-team voltooide 11 maanden van kritieke upgrades naar Deep Space Station 43 (DSS-43), de enorme antenne van 70 meter (230 voet) in Canberra. DSS-43 is de enige schotel op het zuidelijk halfrond met een zender die krachtig genoeg is, en dat zendt de juiste frequentie uit, om commando's te sturen naar het verre ruimtevaartuig Voyager 2, die zich nu in de interstellaire ruimte bevindt. Met herbouwde zenders en verbeterde faciliteitenapparatuur, DSS-43 zal het netwerk de komende decennia van dienst zijn.

"De vernieuwing van DSS-43 was een enorme prestatie, en we zijn op weg om de volgende twee 70-meter antennes in Goldstone en Madrid te verzorgen. En we zijn doorgegaan met het leveren van nieuwe antennes om aan de groeiende vraag te voldoen - allemaal tijdens COVID-19, " zei Brad Arnold van JPL, beheerder van de DSN.

De verbeteringen maken deel uit van een project om niet alleen aan de toegenomen vraag te voldoen, maar ook veranderende missiebehoeften.

Missies genereren steeds meer data dan vroeger. De gegevenssnelheid van ruimtevaartuigen in de diepe ruimte is meer dan 10 keer gegroeid sinds de eerste maanmissies in de jaren zestig. Terwijl NASA ernaar streeft mensen naar Mars te sturen, deze behoefte aan hogere datavolumes zal alleen maar verder toenemen.

Optische communicatie is een hulpmiddel dat kan helpen aan deze vraag naar hogere datavolumes te voldoen door lasers te gebruiken om communicatie met een hogere bandbreedte mogelijk te maken. In de komende jaren, NASA heeft verschillende missies gepland om lasercommunicatie te demonstreren die het vermogen van het bureau om verder de ruimte in te verkennen zullen verbeteren.

nieuwe benaderingen

Het netwerk richt zich ook op nieuwe benaderingen van hoe het zijn werk doet. Bijvoorbeeld, voor het grootste deel van de geschiedenis van de DSN, elk complex werd lokaal geëxploiteerd. Nutsvoorzieningen, met een protocol genaamd "Volg de zon, " Elk complex beheert om beurten het hele netwerk tijdens hun dagdienst en geeft vervolgens aan het eind van de dag de controle over aan het volgende complex in die regio - in wezen, een wereldwijde estafette die elke 24 uur plaatsvindt.

De resulterende kostenbesparingen zijn verwerkt in antenneverbeteringen, en de inspanning heeft ook de internationale samenwerking tussen de complexen versterkt. "Elke site werkt met de andere sites, niet alleen tijdens de overdrachtsperioden, maar ook over onderhoud en hoe antennes presteren op een bepaalde dag. We zijn echt een wereldwijd opererend netwerk geworden, ' zei Levesque.

Het netwerk heeft ook nieuwe benaderingen geïmplementeerd voor het beheer van deep space-communicatie. Bijvoorbeeld, vroeger, als meerdere ruimtevaartuigen die rond Mars cirkelen tegelijkertijd onderhoud moesten krijgen, het netwerk zou één antenne per ruimtevaartuig op Mars moeten richten, mogelijk alle antennes van een bepaald complex gebruiken. Met een nieuw protocol de DSN kan meerdere signalen van een enkele antenne ontvangen en deze splitsen in de digitale ontvanger. "We hebben dit aangepast van commerciële telecommunicatie-implementaties ten voordele van onze netwerkefficiëntie, " zei Arnoldus.

Een extra nieuw protocol stelt operators in staat om meerdere activiteiten tegelijkertijd te overzien. traditioneel, elke ruimtevaartuigactiviteit had een enkele toegewijde operator. Nutsvoorzieningen, de DSN gebruikt een benadering die gebruikmaakt van automatisering, zodat elke operator meerdere ruimtevaartuigverbindingen tegelijkertijd kan overzien. Voor de eerste keer, de DSN kan nu de sequencing en uitvoering van trackingpassen volledig automatiseren, en de inspanning zal in de loop van de tijd blijven toenemen.

"De toekomst van de DSN zal de geest en de drive volgen van wetenschappelijke missies die daar vliegen. Het is onze verantwoordelijkheid om ze mogelijk te maken. En dat doen we door middel van communicatie, ' zei Arnoldus.