據外媒報道，美國宇航局（NASA）正對深空網絡(DSN)進行升級，以便與比以往更多的航天器進行通信，並適應不斷變化的任務需求。當NASA的”火星2020毅力”探測器在紅色星球上着陸時，該機構的深空網絡（DSN）就在那裡，使該任務能夠發送和接收數據，幫助實現這一事件。去年，當OSIRIS-REx採集小行星Bennu的樣本時，DSN發揮了關鍵作用，不僅向探測器發送指令序列，而且還將其令人驚嘆的照片傳回地球。
自1963年以來，該網絡一直是NASA深空通信的“骨幹”，定期支持39項任務，還有30多項NASA任務正在開發中。其背後的團隊現在正努力提高容量，對網絡進行一些改進，這將有助於推進未來的太空探索。
由NASA噴氣推進實驗室管理的空間通信和導航項目，設在NASA總部的人類探索和行動任務局內，DSN是使任務能夠跟蹤、發送命令和接收來自遙遠的航天器的科學數據。
該網絡由分佈在世界各地的三個綜合體的跟蹤天線組成，分別位於加利福尼亞州巴斯託附近的戈德斯通綜合體、西班牙馬德里和澳大利亞堪培拉。除了支持任務之外，這些天線還經常被用來進行無線電科學–研究行星、黑洞和跟蹤近地天體。
“容量是一個很大的壓力，而我們的天線增強計劃將幫助解決這個問題。這包括建造兩個新的天線，將我們的數量從12個增加到14個，”DSN項目副主任Michael Levesque說。
網絡升級
2021年1月，DSN迎來了它的第13個天線。命名為深空站56（DSS-56），這個位於馬德里的新的34米寬（112英尺寬）天線是一個“多合一 ”的天線。以前建造的天線在它們可以接收和發射的頻段上是有限的，往往限制了它們與特定的航天器進行通信。DSS-56一上線就成為第一個使用DSN全部通信頻率的天線，可以與DSN支持的所有任務通信。
在使DSS-56上線后不久，DSN團隊完成了對深空站43（DSS-43）的11個月的關鍵升級，深空站43是位於堪培拉的70米（230英尺）巨型天線。DSS-43是南半球唯一的天線，它的發射器功率足夠大，並能播放正確的頻率，可以向遙遠的旅行者2號探測器發送指令，該探測器現在在星際空間。有了重建的發射器和升級的設施設備，DSS-43將在未來幾十年內為網絡服務。
“DSS-43的刷新是一個巨大的成就，我們正在處理Goldstone和馬德里的下兩個70米天線。而且我們繼續提供新的天線以滿足不斷增長的需求–所有這些都是在COVID-19期間，”JPL的DSN經理Brad Arnold說。
這些改進是一個項目的一部分，不僅要滿足日益增長的需求，還要滿足不斷變化的任務需要。
任務產生的數據比過去越來越多。自20世紀60年代第一次月球任務以來，來自深空網絡的數據率已經增長了10倍以上。隨着NASA着眼於將人類送上火星，這種對更高數據量的需求只會進一步增加。
光通信是一種工具，通過使用激光來實現更高的帶寬通信，可以幫助滿足這種對更高數據量的需求。在接下來的幾年裡，NASA有幾個任務計劃展示激光通信，這將提高該機構探索更遠空間的能力。
新方法
該網絡也在關注它如何開展工作的新方法。例如，在DSN的大部分歷史中，每個綜合體都是在本地運行的。現在，通過一個名為 “Follow the Sun”的協議，每個綜合體在白天輪流運行整個網絡，然後在該地區的一天結束時將控制權移交給下一個綜合體–本質上，這是一場每24小時進行的全球接力賽。
由此產生的成本節約已被反饋到天線的改進中，而且這一努力也加強了各綜合體之間的國際合作。“每個站點與其他站點合作，不僅在交接期間，而且在維護和天線在任何一天的表現方面。我們已經真正變成了一個全球運作的網絡，”Levesque說。
該網絡還實施了新的方法來管理深空通信。例如，在過去，如果多個環繞火星的航天器需要同時得到服務，網絡將不得不把每個航天器的一個天線指向火星，可能會使用某個特定建築的所有天線。通過一個新的協議，DSN可以從一個天線接收多個信號，並在數字接收器中分割它們。Arnold說：“我們從商業電信的實施中改編了這一點，以利於我們的網絡效率。”
另外一個新協議允許運營商同時監督多個活動。傳統上，每個航天器活動都有一個專門的操作員。現在，DSN採用了一種利用自動化的方法，允許每個操作員同時監督多個航天器鏈接。這是第一次，DSN現在可以完全自動化跟蹤通道的排序和執行，而且隨着時間的推移，這項工作將繼續得到加強。
Arnold說：“DSN的未來將遵循正在飛出的科學任務的精神和動力。我們的責任是使它們成為可能。我們通過通信來做到這一點。”