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JPL在帕萨迪纳管理的深空网络迎来了60岁生日 为未来做准备

2023-12-26 09:29:09  来源:激光网原创    

12月24日,美国宇航局的深空网络迎来了第60个年头。自 1963 年以来,DSN 的连续运行使 NASA 能够与月球上或月球外的航天器进行通信。

DSN由位于帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室管理,允许任务跟踪,向数百万英里以外的地方发送命令和接收科学数据。

詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的令人眼花缭乱的银河系图像,毅力号火星车从火星发回的尖端科学数据,以及阿尔忒弥斯一号从月球背面发送的历史图像——它们都通过网络的巨型无线电天线到达地球。

为了确保这些航天器始终能够与地球连接,DSN的14个天线被划分为三个平均分布在世界各地的综合体中——位于加利福尼亚州的戈德斯通;澳大利亚堪培拉;和西班牙马德里。

2024 年,NASA 的空间通信和导航计划将庆祝过去 60 年的这些和其他历史性贡献,该计划负责管理和指导 DSN 提供的地面设施和服务。

有40多个特派团依赖该网络,预计未来几年该网络将支持两倍于此的数字。这就是为什么美国宇航局正在展望未来,通过新天线、新技术和新方法扩展和现代化这一关键的全球基础设施。

“DSN是NASA的核心 - 它的重要工作是保持数据在地球和太空之间流动,”华盛顿NASA总部SCaN网络服务部门代理主任Philip Baldwin说。“但为了支持我们不断增长的机器人任务组合,以及现在的人类阿尔忒弥斯登月任务,我们需要推进DSN现代化的下一阶段。

DSN由美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室管理,用于SCaN,允许任务跟踪,向遥远的航天器发送命令并接收科学数据。为了确保这些航天器始终能够与地球连接,DSN的14个天线被划分为三个平均分布在世界各地的综合体中——位于加利福尼亚州的戈德斯通;澳大利亚堪培拉;和西班牙马德里。

为确保网络能够最大限度地覆盖如此多的任务,调度人员与DSN团队成员合作,以确保对关键操作的网络支持。为了提高效率,美国宇航局还改变了网络的运行方式:通过一种名为“跟随太阳”的协议,每个综合体在白班期间轮流运行整个网络,然后在一天结束时将控制权移交给该地区的下一个综合体——本质上是每 24 小时进行一次的全球接力赛。成本节约反过来又有助于为 DSN 增强提供资金。

与此同时,美国宇航局一直在忙于改进以增加容量,从升级和增加天线到开发新技术,这将有助于支持更多的航天器并显着增加可以传递的数据量。

其中一项技术是激光或光学通信,它可以将更多数据打包到传输中。“激光通信可以改变NASA与遥远太空任务的通信方式,”JPL的DSN副项目经理Amy Smith说。

在地球轨道和月球上成功测试该技术后,美国宇航局目前正在使用DSOC技术演示来测试来自更远距离的激光通信。乘坐该机构的Psyche任务,DSOC已经通过激光从1900万英里外的地球发送视频,旨在证明高带宽数据可以从遥远的火星发送。

“美国宇航局正在证明激光通信是可行的,所以现在我们正在寻找在现有无线电天线内建造光学终端的方法,”史密斯说。“这些混合天线仍将能够发射和接收无线电频率,但也将支持光学频率。

新技术是NASA和DSN从一开始就接受的东西。该网络的根源可以追溯到 1958 年,当时 JPL 与美国陆军签订了部署便携式无线电跟踪站的合同,以接收 JPL 建造的第一颗成功的美国卫星 Explorer 1 的遥测数据。在探索者1号发射几天后,但在当年晚些时候美国宇航局成立之前,喷气推进实验室的任务是弄清楚创建一个前所未有的电信网络以支持未来的深空任务需要什么,从早期的先驱者任务开始。

美国宇航局于1958年成立后,喷气推进实验室的地面站被命名为深空信息设施,直到1963年,它们基本上彼此独立运行。就在那时,DSN正式成立,地面站连接到JPL的新网络控制中心,该中心已接近完工。这座被称为太空飞行运营设施的建筑仍然是“宇宙中心”,DSN的三个全球综合体的数据都流经它。

“我们有六十年的时间推动技术创新,支持数百项任务,这些任务对我们的星球和它所居住的宇宙进行了无数的发现,”JPL行星际网络副主任布拉德福德·阿诺德说。“我们今天继续推动这一创新的惊人员工队伍为我们奠定了坚实的基础,我们可以在此基础上建立下一个60年的太空探索和科学进步。

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