NASA正对深空网络进行升级 将有助于推进未来的太空探索

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。”