美国国家航空航天局深空网迎来60岁生日，为未来做准备

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美国国家航空航天局深空网迎来60岁生日，为未来做准备。图片：NASA

（）据美国宇航局喷气推进实验室：该机构的DSN为几十项太空任务提供关键的通信和导航服务，并且正在进行现代化改造，以支持更多的任务。

12月24日，美国国家航空航天局的深空网迎来了它的第60个年头。在自1963年以来的连续运行中，DSN使美国国家航空航天局与月球上或月球以外的航天器进行通信成为可能。詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到的令人眼花缭乱的银河图像，不屈不挠的火星车从火星发回的尖端科学数据，以及阿尔特弥斯1号从月球远端发送的历史性图像——它们都是通过该网络的巨型射电碟形天线到达地球的。

在2024年期间，美国国家航空航天局的空间通信和导航(SCaN)计划将庆祝过去60年的这些和其他历史性贡献，该计划管理和指导DSN提供的地面设施和服务。

40多个特派团依赖该网络，预计在未来几年将支持两倍于此的数量。这就是为什么美国国家航空航天局着眼于未来，用新的菜肴、新的技术和新的方法来扩展和现代化这一重要的全球基础设施。

“DSN是美国国家航空航天局的心脏——它的重要任务是保持地球和太空之间的数据流动，”美国国家航空航天局总部SCaN网络服务部代理主任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Artemis登月任务，我们需要推进DSN现代化的下一阶段。”

满足额外需求

DSN由位于南加州的美国国家航空航天局喷气推进实验室管理，允许任务跟踪，发送命令和接收来自遥远航天器的科学数据。为了确保这些航天器能够始终与地球保持联系，DSN的14个天线分布在世界各地等距分布的三个建筑群中——在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。

为了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，以确保关键操作的网络支持。为了提高效率，美国国家航空航天局还改变了网络的运行方式:通过一项名为“追随太阳”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小时举行一次的全球接力赛。节约的成本反过来有助于投资DSN增强。

与此同时，美国国家航空航天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，这些新技术将有助于支持更多的航天器，并大幅增加可以传输的数据量。

一种这样的技术是激光或光学通信，它可以使更多的数据打包到传输中。“激光通信可以改变美国国家航空航天局与遥远的太空任务的通信方式，”JPL DSN副项目经理艾米·史密斯说。

在地球轨道和月球上成功测试该技术后，美国国家航空航天局目前正在使用DSOC(深空光通信)技术演示来测试更远距离的激光通信。搭乘该机构的Psyche任务，DSOC已经通过激光从1900万英里(3100万公里)外将视频发送到地球，旨在证明高带宽数据可以从远至火星的地方发送。

“美国国家航空航天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的无线电天线内建立光学终端的方法，”Smith说。“这些混合天线将仍然能够发射和接收无线电频率，但也将支持光学频率。”

技术遗产

美国国家航空航天局和DSN从一开始就拥抱新技术。该网络的根源可追溯到1958年，当时美国陆军与JPL签订合同，部署便携式无线电跟踪站，接收JPL建造的第一颗成功的美国卫星“探索者1号”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国家航空航天局创建之前，JPL的任务是找出需要什么来创建一个前所未有的电信网络，以支持未来的深空任务，从早期的先锋任务开始。

1958年美国国家航空航天局成立后，JPL的地面站被命名为深空信息设施，它们在很大程度上相互独立运行，直到1963年。那时，DSN正式成立，地面站连接到JPL的新网络控制中心，这是接近完成。被称为太空飞行操作设施，该建筑仍然是“宇宙的中心”, DSN的三个全球综合体的数据通过它流动。

“60年来，我们一直在推动技术创新，支持数百项任务，对我们的星球和它所居住的宇宙做出了无数发现，”JPL大学行星际网络副主任布拉德福德·阿诺德说。“我们惊人的劳动力今天继续推动创新，形成了一个坚实的基础，我们可以在此基础上建设未来60年的空间探索和科学进步。”