Desarrollo de la red del espacio profundo

El DSN estadounidense se creó en 1958. En los últimos cinco años, DSN ha experimentado cambios tremendos, no sólo expandiéndose en escala, sino también en tecnología y rendimiento. Las capacidades de recepción de telemetría han aumentado de los 8 bits/segundo originales a decenas o incluso cientos de megabits/segundo. Su primera prioridad es recibir la mayor cantidad de datos posible del detector, por lo que necesita emplear tecnología de punta en todo momento para mejorar continuamente el rendimiento del enlace de comunicación. Entre ellos, aumentar la frecuencia, mejorar la potencia del lanzador de la nave espacial y utilizar antenas de mayor diámetro son los métodos más directos. Además, también incluyen el uso de receptores de bajo ruido, la mejora de la eficiencia de las antenas, la mejora de la tecnología de codificación y la mejora de los sistemas de modulación y detección. . Actualmente, DSN también utiliza tecnología de conjunto de antenas para mejorar la capacidad de recibir señales de detectores remotos.

DSN consta de tres instalaciones terminales terrestres ubicadas en Golderstown, California, EE. UU., Canberra, Australia y Madrid, España. La distancia de longitud es de aproximadamente 120 grados, lo que se puede proporcionar en las mediciones de seguimiento del espacio profundo. Sondas. Observaciones continuas y segmentos de arco superpuestos adecuados. Cada instalación terminal terrestre contiene al menos cuatro DSS, y cada DSS está equipado con un sistema receptor de alta sensibilidad, un transmisor de alta potencia, un centro de procesamiento de señales y un sistema de red de comunicaciones. Específicamente, incluye: una antena de alta eficiencia con un diámetro de 3 m; una antena de guía de ondas de haz con un diámetro de 3 m (Gold tiene tres antenas compuestas por cuatro antenas con un diámetro de 1 m); 7 metros. La tecnología de conjunto de antenas puede recibir más datos de detectores del espacio profundo. La antena de 7 m de diámetro y el conjunto de antenas de 3 m de diámetro pueden aumentar la capacidad de recepción de datos en más de 2.

La subred de antenas de 70 m de DSN incluye tres antenas de 70 m de diámetro, a saber, DSS-14 en Gordes, California, DSS-43 cerca de Canberra, Australia, y DSS-63 cerca de Madrid, España. Todas las antenas tienen capacidades de recepción en bandas L, S y X y capacidades de transmisión en bandas S y X. DSS-14 también tiene un radar del sistema solar Gold Stone (GSSR), que no solo puede funcionar en la banda de frecuencia de recepción normal, sino que también sirve como fuente de recepción en la banda Ka (22 GHz) para observaciones de radioastronomía.

La subred de antenas de 34 m de DSN incluye tres antenas de alta eficiencia con un diámetro de 34 m, ubicadas en DSS-6 5438 05 en Gordes Town, California, EE. UU., DSS-45 cerca de Canberra, Australia, y DSS cerca de Madrid, España -6 5. Además de rastrear y medir detectores, la subred de antena de 34 m también se puede utilizar para interferometría de línea de base muy larga (VLBI y observaciones de fuentes de radio). )

A mediados de la década de 1990, Estados Unidos construyó una nueva antena de guía de ondas de haz de 34 m de diámetro para DSN. La antena utiliza una serie de superficies reflectantes de microondas para dirigir la energía desde la superficie del emisor a un punto de enfoque controlado debajo de la estructura principal. No hay ningún nuevo desarrollo en el principio de la antena, pero la eficiencia de apertura aumenta mediante el uso de reflectores primarios y secundarios moldeados, pero el valor G/T se optimiza más mediante el uso de nuevas estructuras y materiales. Y ajustar la precisión del reflector puede hacer que funcione en la banda Ka. La electrónica de esta antena está ubicada en el sótano, el equipo frontal de alta frecuencia se puede colocar en el suelo y el reflector elíptico giratorio en la base puede dirigir la energía de microondas a uno de varios equipos frontales, de modo que El DSN se puede ampliar fácilmente a frecuencias más altas sin agregar energía a la zona focal Cassegrain que ya está abrumada en las antenas convencionales.

Todos los DSS se controlan remotamente desde centros de procesamiento de señales en sus respectivas instalaciones en el espacio profundo. El centro controla la orientación de las antenas, recibe y procesa datos de telemetría, envía comandos a través de sistemas electrónicos y genera datos de navegación de naves espaciales. Después del procesamiento en sus propias instalaciones de espacio profundo, todos los datos se transfieren al JPL para su posterior procesamiento y luego se envían a varios grupos de investigación científica a través de modernas redes de comunicaciones terrestres.

Bajo la arquitectura DSN actual, el uso de antenas de gran diámetro ya no puede satisfacer de manera efectiva los requisitos de la misión futura de la NASA (sensibilidad y navegación), y sus costos de mantenimiento y operación son demasiado elevados. Por lo tanto, la creciente demanda se puede satisfacer utilizando conjuntos de antenas de tamaño variable que consisten en antenas de pequeño diámetro altamente confiables y rentables.

Los conjuntos de antenas pueden servir para varias misiones simultáneamente, proporcionando un diámetro de antena que cumpla con los requisitos de cada misión. Además, estas pequeñas antenas tienen un importante soporte comercial y un ciclo de vida más largo que las antenas más grandes. El diseño del conjunto de antenas de 12 m contiene al menos 400 antenas, lo que equivale a proporcionar una antena grande con un diámetro equivalente de 240 m en la banda X o aumentar 120 veces la capacidad de una antena con un diámetro de 7 m. Una serie de subantenas puede proporcionar el diámetro ideal para varios detectores. Varias naves espaciales en diferentes lugares del espacio o un detector en el espacio pueden aprovechar la alta sensibilidad del conjunto de antenas. El DSS utiliza un conjunto de cuatro antenas de recepción única (sin enlace ascendente), de 12 m de diámetro, para respaldar la Órbita de Reconocimiento Lunar, la primera misión del Programa de Exploración Lunar Robótica (RLEP), cuyo lanzamiento está previsto para junio de 2008. ). Bajo la guía de la idea de "quien lo usa, quién invierte", el conjunto de antenas se amplía continuamente para satisfacer la demanda y se espera que se formen 40 antenas para 2020.