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NASA对深空网络进行升级将有助推进未来的太空探索

  据外媒报道, 美国宇航局(NASA)正对深空网络(DSN)进行升级,以便与比以往更多的航天器进行通信,并适应不断变化的任务需求。 当NASA的"火星2020毅力"探测器在红色星球上着陆时,该机构的深空网络(DSN)就在那里,使该任务能够发送和接收数据,帮助实现这一事件。去年,当OSIRIS-REx采集小行星Bennu的样本时,DSN发挥了关键作用,不仅向探测器发送指令序列,而且还将其令人惊叹的照片传回地球。
  自1963年以来,该网络一直是NASA深空通信的“骨干”,定期支持39项任务,还有30多项NASA任务正在开发中。其背后的团队现在正努力提高容量,对网络进行一些改进,这将有助于推进未来的太空探索。
  由NASA喷气推进实验室管理的空间通信和导航项目,设在NASA总部的人类探索和行动任务局内,DSN是使任务能够跟踪、发送命令和接收来自遥远的航天器的科学数据。
  该网络由分布在世界各地的三个综合体的跟踪天线组成,分别位于加利福尼亚州巴斯托附近的戈德斯通综合体、西班牙马德里和澳大利亚堪培拉。除了支持任务之外,这些天线还经常被用来进行无线电科学--研究行星、黑洞和跟踪近地天体。
  “容量是一个很大的压力,而我们的天线增强计划将帮助解决这个问题。这包括建造两个新的天线,将我们的数量从12个增加到14个,”DSN项目副主任Michael Levesque说。
  网络升级
  2021年1月,DSN迎来了它的第13个天线。命名为深空站56(DSS-56),这个位于马德里的新的34米宽(112英尺宽)天线是一个“多合一 ”的天线。以前建造的天线在它们可以接收和发射的频段上是有限的,往往限制了它们与特定的航天器进行通信。DSS-56一上线就成为第一个使用DSN全部通信频率的天线,可以与DSN支持的所有任务通信。
  在使DSS-56上线后不久,DSN团队完成了对深空站43(DSS-43)的11个月的关键升级,深空站43是位于堪培拉的70米(230英尺)巨型天线。DSS-43是南半球唯一的天线,它的发射器功率足够大,并能播放正确的频率,可以向遥远的旅行者2号探测器发送指令,该探测器现在在星际空间。有了重建的发射器和升级的设施设备,DSS-43将在未来几十年内为网络服务。
  “DSS-43的刷新是一个巨大的成就,我们正在处理Goldstone和马德里的下两个70米天线。而且我们继续提供新的天线以满足不断增长的需求--所有这些都是在COVID-19期间,”JPL的DSN经理Brad Arnold说。
  这些改进是一个项目的一部分,不仅要满足日益增长的需求,还要满足不断变化的任务需要。
  任务产生的数据比过去越来越多。自20世纪60年代第一次月球任务以来,来自深空网络的数据率已经增长了10倍以上。随着NASA着眼于将人类送上火星,这种对更高数据量的需求只会进一步增加。
  光通信是一种工具,通过使用激光来实现更高的带宽通信,可以帮助满足这种对更高数据量的需求。在接下来的几年里,NASA有几个任务计划展示激光通信,这将提高该机构探索更远空间的能力。
  新方法
  该网络也在关注它如何开展工作的新方法。例如,在DSN的大部分历史中,每个综合体都是在本地运行的。现在,通过一个名为 “Follow the Sun”的协议,每个综合体在白天轮流运行整个网络,然后在该地区的一天结束时将控制权移交给下一个综合体--本质上,这是一场每24小时进行的全球接力赛。
  由此产生的成本节约已被反馈到天线的改进中,而且这一努力也加强了各综合体之间的国际合作。“每个站点与其他站点合作,不仅在交接期间,而且在维护和天线在任何一天的表现方面。我们已经真正变成了一个全球运作的网络,”Levesque说。
  该网络还实施了新的方法来管理深空通信。例如,在过去,如果多个环绕火星的航天器需要同时得到服务,网络将不得不把每个航天器的一个天线指向火星,可能会使用某个特定建筑的所有天线。通过一个新的协议,DSN可以从一个天线接收多个信号,并在数字接收器中分割它们。Arnold说:“我们从商业电信的实施中改编了这一点,以利于我们的网络效率。”
  另外一个新协议允许运营商同时监督多个活动。传统上,每个航天器活动都有一个专门的操作员。现在,DSN采用了一种利用自动化的方法,允许每个操作员同时监督多个航天器链接。这是第一次,DSN现在可以完全自动化跟踪通道的排序和执行,而且随着时间的推移,这项工作将继续得到加强。
  Arnold说:“DSN的未来将遵循正在飞出的科学任务的精神和动力。我们的责任是使它们成为可能。我们通过通信来做到这一点。”
  【来源:cnBeta.COM】

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