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Red de Espacio Profundo de la NASA

La Red de Espacio Profundo ( DSN ) de la NASA es una red mundial de instalaciones terrestres de comunicaciones para naves espaciales , ubicada en Estados Unidos (California), Es...

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La Red de Espacio Profundo ( DSN ) de la NASA es una red mundial de instalaciones terrestres de comunicaciones para naves espaciales , ubicada en Estados Unidos (California), España ( Madrid ) y Australia (Canberra), que da soporte a las misiones interplanetarias de la NASA . También realiza observaciones de radioastronomía y radar para la exploración del Sistema Solar y el universo , y presta apoyo a misiones seleccionadas en órbita terrestre . La DSN forma parte del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA.

información general

Centro de Operaciones de la Red del Espacio Profundo en el JPL, Pasadena, California, en 1993.

La DSN actualmente consta de tres instalaciones de comunicaciones en el espacio profundo ubicadas de tal manera que una nave espacial distante siempre está a la vista de al menos una estación. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Son las siguientes:

Cada instalación está situada en un terreno semimontañoso con forma de cuenco para ayudar a protegerla contra las interferencias de radiofrecuencia. [ 4 ] La ubicación estratégica de las estaciones permite la observación constante de las naves espaciales a medida que la Tierra rota, lo que contribuye a que la DSN sea el sistema de telecomunicaciones científicas más grande y sensible del mundo. [ 5 ]

La DSN apoya la contribución de la NASA a la investigación científica del Sistema Solar : proporciona un enlace de comunicaciones bidireccional que guía y controla varias sondas espaciales interplanetarias no tripuladas de la NASA, y trae de vuelta las imágenes y la nueva información científica que estas sondas recogen. Todas las antenas de la DSN son antenas reflectoras parabólicas orientables de alta ganancia . [ 4 ] Las antenas y los sistemas de entrega de datos hacen posible: [ 2 ]

  • Adquirir datos de telemetría de la nave espacial.
  • transmitir comandos a la nave espacial.
  • Cargar modificaciones de software a la nave espacial.
  • Seguimiento de la posición y la velocidad de la nave espacial.
  • realizar observaciones de interferometría de línea de base muy larga .
  • Medir las variaciones en las ondas de radio para experimentos de radiociencia.
  • recopilar datos científicos.
  • Supervisar y controlar el rendimiento de la red.

Otros países y organizaciones también operan redes de espacio profundo. La DSN opera de acuerdo con los estándares del Comité Consultivo para Sistemas de Datos Espaciales , al igual que la mayoría de las demás redes de espacio profundo, y por lo tanto la DSN puede interoperar con las redes de otras agencias espaciales. Estas incluyen la Red de Espacio Profundo Soviética , la Red de Espacio Profundo China , la Red de Espacio Profundo India , la Red de Espacio Profundo Japonesa y la ESTRACK de la Agencia Espacial Europea . Estas agencias a menudo cooperan para una mejor cobertura de misión. [ 6 ] En particular, la DSN tiene un acuerdo de apoyo cruzado con la ESA que permite el uso mutuo de ambas redes para una mayor efectividad y un riesgo reducido. [ 7 ] Además, instalaciones de radioastronomía, como el Observatorio Parkes , el Telescopio Green Bank y el Very Large Array , se utilizan a veces para complementar las antenas de la DSN.

Centro de control de operaciones

Las antenas de los tres complejos de la DSN se comunican directamente con el Centro de Operaciones del Espacio Profundo (también conocido como centro de control de operaciones de la Red del Espacio Profundo) ubicado en las instalaciones del JPL en Pasadena, California . [ 3 ]

En los primeros años, el centro de control de operaciones no contaba con una instalación permanente. Era una configuración provisional con numerosos escritorios y teléfonos instalados en una sala grande cerca de las computadoras utilizadas para calcular las órbitas. En julio de 1961, la NASA comenzó la construcción de la instalación permanente, el Centro de Operaciones de Vuelo Espacial (SFOF). La instalación se completó en octubre de 1963 y se inauguró el 14 de mayo de 1964. En la configuración inicial del SFOF, había 31 consolas, 100 cámaras de circuito cerrado de televisión y más de 200 pantallas de televisión para dar soporte a las misiones Ranger 6 a Ranger 9 y Mariner 4. [ 8 ]

Actualmente, el personal del centro de operaciones de SFOF supervisa y dirige las operaciones, y controla la calidad de los datos de telemetría y navegación de las naves espaciales que se entregan a los usuarios de la red. Además de los complejos de la DSN y el centro de operaciones, una instalación de comunicaciones terrestres proporciona comunicaciones que conectan los tres complejos con el centro de operaciones del JPL, con los centros de control de vuelos espaciales en Estados Unidos y en el extranjero, y con científicos de todo el mundo. [ 9 ]

espacio profundo

Vista desde el polo norte terrestre, que muestra el campo de visión de las principales ubicaciones de las antenas de la Red del Espacio Profundo (DSN). Una vez que una misión se encuentra a más de 30 000 km (19 000 millas) de la Tierra, siempre está dentro del campo  

El seguimiento de vehículos en el espacio profundo es muy diferente al seguimiento de misiones en órbita terrestre baja (LEO). Las misiones en el espacio profundo son visibles durante largos periodos de tiempo desde una gran parte de la superficie terrestre, por lo que requieren pocas estaciones (la Red del Espacio Profundo (DSN) cuenta con solo tres sitios principales). Sin embargo, estas pocas estaciones requieren enormes antenas, receptores ultrasensibles y potentes transmisores para transmitir y recibir a través de las vastas distancias involucradas.

El espacio profundo se define de varias maneras diferentes. Según un informe de la NASA de 1975, la DSN fue diseñada para comunicarse con "naves espaciales que viajan aproximadamente 16 000  km (10 000 millas) desde la Tierra hasta los planetas más lejanos del sistema solar". [ 10 ] Los diagramas del JPL [ 11 ] indican que a una altitud de 30 000 km (19 000 millas) , una nave espacial siempre está dentro del campo de visión de una de las estaciones de seguimiento. La Unión Internacional de Telecomunicaciones , que reserva varias bandas de frecuencia para el uso en el espacio profundo y cerca de la Tierra , define el "espacio profundo" como aquel que comienza a una distancia de 2 millones de km (1,2 millones de millas) de la superficie terrestre. [ 12 ]      

bandas de frecuencia

La Red del Espacio Profundo de la NASA puede enviar y recibir en todas las bandas del espacio profundo de la UIT: banda S (2 GHz), banda X (8 GHz) y banda Ka (32 GHz). El uso de frecuencias ha aumentado en general a lo largo de la vida de la DSN, ya que las frecuencias más altas tienen mayor ganancia para el mismo tamaño de antena, y las bandas del espacio profundo son más amplias, por lo que se puede transmitir más datos. Sin embargo, las frecuencias más altas también requieren una orientación más precisa (en la nave espacial) y superficies de antena más precisas (en la Tierra), por lo que se requirieron mejoras tanto en la nave espacial como en la DSN para pasar a bandas más altas. Las primeras misiones utilizaron la banda S tanto para el enlace ascendente como para el descendente. Viking (1975) tuvo la banda X como experimento, [ 13 ] y Voyager (1977) fue la primera en usarla operativamente. [ 14 ] De manera similar, Mars Observer (1994) llevó a cabo un experimento en banda Ka, [ 15 ] Mars Reconnaissance Orbiter (2005) tuvo una demostración en banda Ka, [ 16 ] y Kepler (2009) fue la primera misión en utilizar la banda Ka como enlace descendente principal. [ 17 ]

Sin embargo, no todas las misiones espaciales pueden usar estas bandas. La Luna, los puntos de Lagrange Tierra-Luna y los puntos de Lagrange Tierra-Sol L1 y L2 están todos a menos de 2 millones de km de la Tierra (las distancias se encuentran aquí ) , por lo que se consideran espacio cercano y no pueden usar las bandas de espacio profundo de la UIT. Por lo tanto, las misiones en estas ubicaciones que necesitan altas tasas de datos deben usar la banda K de "espacio cercano" (27 GHz). Dado que la NASA tiene varias misiones de este tipo (como el Telescopio Espacial James Webb y el Orbitador de Reconocimiento Lunar ), han mejorado la Red de Espacio Profundo para recibir (pero no transmitir) también en estas frecuencias. [ 18 ]

La DSN también está desarrollando comunicaciones ópticas en el espacio profundo, ofreciendo mayores velocidades de comunicación a costa de una mayor susceptibilidad a las inclemencias del tiempo y la necesidad de una orientación extremadamente precisa de la nave espacial. Esta tecnología se encuentra en fase de prototipo. [ 19 ]

Historia

El precursor de la DSN se estableció en enero de 1958, cuando el JPL , entonces bajo contrato con el Ejército de los EE. UU. , desplegó estaciones portátiles de seguimiento por radio en Nigeria, Singapur y California para recibir telemetría y trazar la órbita del Explorer 1 , lanzado por el Ejército , el primer satélite estadounidense exitoso . [ 20 ] La NASA se estableció oficialmente el 1 de octubre de 1958 para consolidar los programas de exploración espacial del Ejército, la Armada y la Fuerza Aérea de los EE. UU. , que se desarrollaban por separado , en una sola organización civil. [ 21 ]

El 3 de diciembre de 1958, el JPL fue transferido del Ejército de los EE. UU. a la NASA y se le asignó la responsabilidad del diseño y la ejecución de programas de exploración lunar y planetaria mediante naves espaciales controladas remotamente. Poco después de la transferencia, la NASA estableció el concepto de la Red del Espacio Profundo (DSN) como un sistema de comunicaciones gestionado y operado de forma independiente que daría cabida a todas las misiones al espacio profundo , evitando así que cada proyecto de vuelo tuviera que adquirir y operar su propia red de comunicaciones espaciales especializada. La DSN se hizo responsable de su propia investigación, desarrollo y operación en apoyo de todos sus usuarios. Bajo este concepto, se ha convertido en líder mundial en el desarrollo de receptores de bajo ruido; grandes antenas parabólicas; sistemas de seguimiento, telemetría y comando; procesamiento digital de señales; y navegación en el espacio profundo. La Red del Espacio Profundo anunció formalmente su intención de enviar misiones al espacio profundo en la Nochebuena de 1963; desde entonces ha permanecido en funcionamiento continuo de una u otra forma. [ 22 ]

Las antenas más grandes de la DSN se utilizan con frecuencia durante emergencias espaciales. Casi todas las naves espaciales están diseñadas para que su funcionamiento normal se realice con las antenas más pequeñas (y económicas) de la DSN, pero durante una emergencia, el uso de las antenas más grandes es crucial. Esto se debe a que una nave con problemas puede verse obligada a usar menos potencia de transmisión de la habitual, los problemas de control de actitud pueden impedir el uso de antenas de alta ganancia , y recuperar cada bit de telemetría es fundamental para evaluar el estado de la nave y planificar la recuperación. El ejemplo más famoso es la misión Apolo 13 , donde la energía limitada de la batería y la imposibilidad de usar las antenas de alta ganancia de la nave redujeron los niveles de señal por debajo de la capacidad de la Red de Vuelos Espaciales Tripulados , y el uso de las antenas más grandes de la DSN (y el radiotelescopio del Observatorio Parkes de Australia ) fue fundamental para salvar la vida de los astronautas. Si bien Apolo también fue una misión estadounidense, la DSN proporciona este servicio de emergencia a otras agencias espaciales, en un espíritu de cooperación interinstitucional e internacional. Por ejemplo, la recuperación de la misión del Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO) de la Agencia Espacial Europea (ESA) no habría sido posible sin el uso de las mayores instalaciones de la Red del Espacio Profundo (DSN).

DSN y el programa Apolo

Aunque normalmente se encargaba del seguimiento de naves espaciales no tripuladas, la Red del Espacio Profundo (DSN) también contribuyó a la comunicación y el seguimiento de las misiones Apolo a la Luna , si bien la responsabilidad principal recaía en la Red de Vuelos Espaciales Tripulados (MSFN). La DSN diseñó las estaciones de la MSFN para la comunicación lunar y proporcionó una segunda antena en cada emplazamiento de la MSFN (los emplazamientos de la MSFN estaban cerca de los de la DSN precisamente por este motivo). Se necesitaban dos antenas en cada emplazamiento tanto por redundancia como porque el ancho de haz de las grandes antenas necesarias era demasiado pequeño para abarcar simultáneamente el orbitador lunar y el módulo de aterrizaje. La DSN también suministró algunas antenas de mayor tamaño según se requería, en particular para las retransmisiones televisivas desde la Luna y las comunicaciones de emergencia, como las del Apolo 13. [ 23 ]

Fragmento de un informe de la NASA que describe cómo cooperaron la DSN y la MSFN para el programa Apolo: [ 24 ]

Otro paso crucial en la evolución de la Red Apolo se produjo en 1965 con la aparición del concepto de Ala DSN. Originalmente, la participación de las antenas DSN de 26 m durante una misión Apolo se limitaría a un papel de respaldo. Esta fue una de las razones por las que los emplazamientos MSFN de 26 m se ubicaron junto a los emplazamientos DSN en Goldstone, Madrid y Canberra. Sin embargo, la presencia de dos naves espaciales bien separadas durante las operaciones lunares impulsó la revisión del problema de seguimiento y comunicación. Una idea fue añadir un sistema de radiofrecuencia de banda S dual a cada una de las tres antenas MSFN de 26 m, dejando las antenas DSN de 26 m cercanas en un papel de respaldo. Sin embargo, los cálculos mostraron que un patrón de antena de 26 m centrado en el Módulo Lunar alunizado sufriría una pérdida de 9 a 12 dB en el horizonte lunar, lo que dificultaría, e incluso imposibilitaría, el seguimiento y la adquisición de datos del Módulo de Comando y Servicio en órbita. Tenía sentido utilizar simultáneamente las antenas MSFN y DSN durante las cruciales operaciones lunares. El JPL, como es lógico, se mostraba reacio a comprometer los objetivos de sus numerosas naves espaciales no tripuladas cediendo tres de sus estaciones DSN a la MSFN durante largos periodos. ¿Cómo se podrían alcanzar los objetivos tanto del programa Apolo como de la exploración del espacio profundo sin construir una tercera antena de 26 metros en cada uno de los tres emplazamientos o sin perjudicar las misiones de ciencia planetaria?

La solución surgió a principios de 1965 en una reunión en la sede de la NASA, cuando Eberhardt Rechtin propuso lo que hoy se conoce como el "concepto de ala". Este enfoque implica la construcción de una nueva sección o "ala" en el edificio principal de cada uno de los tres sitios de la Red del Espacio Profundo (DSN) involucrados. El ala incluiría una sala de control de la Red de Navegación Espacial Multidireccional (MSFN) y el equipo de interfaz necesario para lograr lo siguiente:

  1. Permitir el seguimiento y la transferencia bidireccional de datos con cualquiera de las naves espaciales durante las operaciones lunares.
  2. Permitir el seguimiento y la transferencia bidireccional de datos con la nave espacial combinada durante el vuelo a la Luna.
  3. Proporcionar respaldo para el sistema pasivo de seguimiento (enlaces de radiofrecuencia entre la nave espacial y la Tierra) de la estación espacial Apolo ubicada en el mismo emplazamiento durante las fases translunar y transterrestre.

Con este acuerdo, la estación DSN podría cambiarse rápidamente de una misión al espacio profundo a una misión Apolo y viceversa. El personal del GSFC operaría el equipo MSFN de forma totalmente independiente del personal de DSN. Las misiones al espacio profundo no se verían tan afectadas como si todo el equipo y el personal de la estación se entregaran a Apolo durante varias semanas.

Los detalles de esta cooperación y operación están disponibles en un informe técnico de dos volúmenes del JPL. [ 25 ] [ 26 ]

Gestión

La red es una instalación de la NASA y es administrada y operada para la NASA por el JPL, que forma parte del Instituto Tecnológico de California (Caltech). La Dirección de la Red Interplanetaria (IND) administra el programa dentro del JPL y es responsable de su desarrollo y operación. La IND se considera el punto focal del JPL para todos los asuntos relacionados con telecomunicaciones, navegación interplanetaria, sistemas de información, tecnología de la información, computación, ingeniería de software y otras tecnologías relevantes. Si bien la IND es más conocida por sus funciones relacionadas con la Red del Espacio Profundo, la organización también mantiene el Sistema Avanzado de Operaciones Multimisión del JPL (AMMOS) y los Servicios Institucionales de Computación e Información (ICIS) del JPL . [ 27 ] [ 28 ]

Las instalaciones en España y Australia son de propiedad conjunta y están operadas en conjunto con las instituciones científicas de cada gobierno. En Australia, la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO), una autoridad estatutaria del Gobierno de la Commonwealth australiana, estableció la División de Astronomía y Ciencias Espaciales de la CSIRO para gestionar las operaciones diarias, la ingeniería y las actividades de mantenimiento del Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo de Canberra. [ 29 ] La mayoría del personal de Tidbinbilla son empleados del gobierno australiano; el terreno y los edificios son propiedad del gobierno australiano; la NASA proporciona la mayor parte de la financiación, es propietaria de los bienes muebles (como antenas y equipos electrónicos) que ha pagado y decide hacia dónde apuntar las antenas. [ 30 ] De manera similar, en España, Ingeniería de Sistemas para la Defensa de España SA (ISDEFE), una filial de propiedad absoluta del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) y parte del Ministerio de Defensa español, opera y mantiene el Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo de Madrid (Madrid). [ 29 ]

Peraton (anteriormente Harris Corporation ) tiene un contrato con JPL para las operaciones y el mantenimiento de la DSN. Peraton es responsable de la gestión del complejo Goldstone, la operación del DSOC y las operaciones, la planificación de misiones, la ingeniería de operaciones y la logística de la DSN. [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]

Antenas

 Antena de 70 m en Goldstone , California.

Cada complejo consta de al menos cuatro terminales de espacio profundo equipadas con sistemas de recepción ultrasensibles y grandes antenas parabólicas. Hay:

Cinco de las antenas de guía de onda direccional de 34 metros (112 pies) se incorporaron al sistema a finales de la década de 1990. Tres se ubicaron en Goldstone y una en Canberra y otra en Madrid. Una segunda antena de guía de onda direccional de 34 metros (112 pies) (la sexta de la red) se completó en el complejo de Madrid en 2004.  

Para satisfacer las necesidades actuales y futuras de los servicios de comunicación del espacio profundo, fue necesario construir varias antenas nuevas para la Estación del Espacio Profundo en los emplazamientos existentes de la Red del Espacio Profundo. En el Complejo de Comunicación del Espacio Profundo de Canberra, la primera de ellas se completó en octubre de 2014 (DSS35), y la segunda entró en funcionamiento en octubre de 2016 (DSS36). [ 34 ] Una nueva antena parabólica de 34 metros (DSS53) entró en funcionamiento en el complejo de Madrid en febrero de 2022. [ 35 ]

Las antenas de 70 metros están envejeciendo y son más difíciles de mantener que las modernas antenas BWG. Por lo tanto, en 2012 la NASA anunció un plan para desmantelar las tres y reemplazarlas con antenas BWG de 34 metros en arreglo. Cada una de estas nuevas antenas se actualizaría para tener capacidades de enlace ascendente en banda X y capacidades de enlace descendente en bandas X y Ka. [ 36 ] Sin embargo, en 2021, la NASA decidió realizar una renovación completa de todas las antenas de 70 metros, lo que requirió desconectarlas durante meses. Se esperaba que estas antenas renovadas sirvieran durante las próximas décadas. [ 37 ]

Capacidades actuales de procesamiento de señales

El Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo de Canberra en 2008.

Las capacidades generales de la Red del Espacio Profundo (DSN) no han cambiado sustancialmente desde el inicio de la misión interestelar Voyager a principios de la década de 1990. Sin embargo, la DSN ha adoptado numerosos avances en el procesamiento digital de señales, la configuración de antenas y la corrección de errores.

Antena de 70 m en Canberra , Australia.

La capacidad de desplegar varias antenas se incorporó para mejorar los datos obtenidos del encuentro de la Voyager 2 con Neptuno , y se utilizó ampliamente en la misión Galileo , cuando la antena de alta ganancia de la nave espacial no se desplegó y, como resultado, Galileo se vio obligada a operar únicamente con sus antenas de baja ganancia. [ 38 ]

La red DSN, actualmente disponible desde la misión Galileo, puede conectar la antena parabólica de 70 metros (230 pies) del complejo Deep Space Network en Goldstone, California, con una antena idéntica ubicada en Australia, además de dos antenas de 34 metros (112 pies) en el complejo de Canberra. Los emplazamientos de California y Australia se utilizaron simultáneamente para captar las comunicaciones con Galileo .  

También se utiliza la disposición de antenas dentro de las tres ubicaciones de la DSN. Por ejemplo, una antena parabólica de 70 metros (230 pies) puede estar dispuesta junto con una antena parabólica de 34 metros. Para misiones especialmente importantes, como la Voyager 2 , se pueden agregar a la disposición instalaciones que no pertenecen a la DSN y que normalmente se utilizan para la radioastronomía. [ 39 ] En particular, la antena parabólica de 70 metros (230 pies) de Canberra puede estar dispuesta junto con el radiotelescopio de Parkes en Australia; y la antena parabólica de 70 metros de Goldstone puede estar dispuesta junto con la Very Large Array de antenas en Nuevo México. [ 40 ] Además, es común que dos o más antenas parabólicas de 34 metros (112 pies) en una ubicación de la DSN estén dispuestas juntas.   

Todas las estaciones se operan de forma remota desde un Centro de Procesamiento de Señales centralizado en cada complejo. Estos centros albergan los subsistemas electrónicos que orientan y controlan las antenas, reciben y procesan los datos de telemetría, transmiten comandos y generan los datos de navegación de la nave espacial. Una vez procesados ​​los datos en los complejos, se transmiten al JPL para su posterior procesamiento y distribución a los equipos científicos a través de una moderna red de comunicaciones.

Especialmente en Marte, suele haber muchas naves espaciales dentro del ancho de haz de una antena. Para una mayor eficiencia operativa, una sola antena puede recibir señales de múltiples naves espaciales al mismo tiempo. Esta capacidad se denomina Múltiples Naves Espaciales por Apertura ( MSPA) . Actualmente, la DSN puede recibir hasta 4 señales de naves espaciales al mismo tiempo (MSPA-4). Sin embargo, las aperturas no se pueden compartir para el enlace ascendente. Cuando se utilizan dos o más portadoras de alta potencia simultáneamente, los productos de intermodulación de orden muy alto caen en las bandas del receptor, causando interferencia a las señales recibidas, mucho más débiles (25 órdenes de magnitud). [ 41 ] Por lo tanto, solo una nave espacial a la vez puede obtener un enlace ascendente, aunque se pueden recibir hasta 4.

Limitaciones y desafíos de la red

Antena de 70 m en Robledo de Chavela , España

La actual Red de Espacio Profundo (DSN) presenta varias limitaciones y numerosos desafíos para el futuro. La mayoría de estos se describen en una auditoría de la Red de Espacio Profundo de la NASA realizada en 2023 por la Oficina del Inspector General de la NASA. [ 42 ] Sus principales conclusiones son:

  • La Red de Espacio Profundo (DSN) de la NASA está saturada, lo que provoca retrasos en las misiones y problemas de programación.
  • Se prevé que las limitaciones de capacidad que provocan impactos en las misiones aumenten con el inicio de las misiones tripuladas de Artemis.
  • Las limitaciones de capacidad, la falta de copias de seguridad fácilmente disponibles y los procesos laboriosos presentan desafíos para la programación del tiempo en DSN.
  • Las mejoras en la Red de Espacio Profundo de la NASA están retrasadas y son más costosas de lo previsto.
  • Desafíos con socios internacionales y supervisión de proyectos [ 42 ]

También se han detectado otros problemas:

  • Los nodos de la Red del Espacio Profundo están todos en la Tierra. Por lo tanto, las tasas de transmisión de datos desde/hacia naves espaciales y sondas espaciales están severamente limitadas debido a las distancias de la Tierra. Por ahora, puede conectarse con los orbitadores de Marte en la Red de Retransmisión de Marte para comunicaciones más rápidas y flexibles con naves espaciales y módulos de aterrizaje en Marte. [ 43 ] Agregar satélites de comunicaciones dedicados en otros lugares del espacio, para manejar el uso de múltiples partes y múltiples misiones, como el cancelado Orbitador de Telecomunicaciones de Marte , aumentaría la flexibilidad hacia algún tipo de Internet interplanetario .
  • La necesidad de dar soporte a misiones históricas que han permanecido operativas más allá de su vida útil original, pero que aún generan datos científicos. Programas como Voyager han estado en funcionamiento mucho después de la fecha de finalización de su misión original. Además, requieren algunas de las antenas más grandes.
  • La sustitución de componentes importantes puede causar problemas, ya que puede dejar una antena fuera de servicio durante meses.
  • Las  antenas más antiguas de 70 m están llegando al final de su vida útil y en algún momento deberán ser reemplazadas. Hasta ahora, la NASA ha extendido su vida útil mediante una renovación importante. [ 37 ] El principal candidato para  el reemplazo de 70 m había sido un conjunto de antenas parabólicas más pequeñas, [ 44 ] [ 45 ] pero más recientemente se tomó la decisión de ampliar la provisión de antenas BWG de 34 metros (112  pies) en cada complejo a un total de 4. [ 46 ] Todas las antenas HEF de 34 metros han sido reemplazadas.

Debido a las limitaciones de capacidad de la DSN, las nuevas naves espaciales destinadas a misiones más allá de las órbitas geocéntricas se están equipando para usar el servicio de modo baliza , que permite que dichas misiones operen sin la DSN la mayor parte del tiempo. [ 47 ] Además, la NASA está creando una red de sitios terrestres de exploración lunar para descargar gran parte de las necesidades de las misiones lunares y Artemis de la DSN.

DSN y la radiociencia

Ilustración de Juno y Júpiter. Juno se encuentra en una órbita polar que la acerca a Júpiter al pasar de norte a sur, lo que le permite observar ambos polos. Durante el experimento GS, debe apuntar su antena hacia la Red del Espacio Profundo (DSN) en la Tierra para captar una señal especial enviada desde la DSN.

La DSN constituye una parte del experimento de radiociencia incluido en la mayoría de las misiones al espacio profundo, donde se utilizan enlaces de radio entre la nave espacial y la Tierra para investigar la ciencia planetaria, la física espacial y la física fundamental. Los experimentos incluyen ocultaciones de radio, determinación del campo gravitatorio y mecánica celeste, dispersión biestática, experimentos de viento Doppler, caracterización de la corona solar y pruebas de física fundamental. [ 48 ]

Por ejemplo, la Red del Espacio Profundo (DSN) constituye un componente del experimento científico de gravedad en Juno . Esto incluye hardware de comunicación especial en Juno y utiliza su sistema de comunicación. [ 49 ] La DSN emite un enlace ascendente en banda Ka, que es captado por el sistema de comunicación en banda Ka de Juno y luego procesado por una caja de comunicación especial llamada KaTS, y luego esta nueva señal se envía de vuelta a la DSN. [ 49 ] Esto permite determinar la velocidad de la nave espacial a lo largo del tiempo con un nivel de precisión que permite una determinación más exacta del campo gravitatorio en el planeta Júpiter. [ 49 ] [ 50 ]

Otro experimento de radioastronomía es REX, a bordo de la sonda New Horizons, que se dirige a Plutón y Caronte. REX recibió una señal de la Tierra mientras esta era ocultada por Plutón, para realizar diversas mediciones de ese sistema de cuerpos.

Véase también

Fuentes

Dominio público Este artículo incorpora material de dominio público de R. Corliss, William (junio de 1974). Informe técnico de la NASA CR 140390, Historias de la Red de Seguimiento y Adquisición de Datos Espaciales (STADAN), la Red de Vuelos Espaciales Tripulados (MSFN) y la Red de Comunicaciones de la NASA (NASCOM) (PDF) . NASA. hdl : 2060/19750002909 . Archivado (PDF) del original el 3 de marzo de 2022.

Referencias

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Notas
  1. La misión extendida de la sonda Ulysses , que orbita alrededor del Sol, finalizó el 30 de junio de 2009. Esta extensión permitió un tercer sobrevuelo sobre los polos del Sol entre 2007 y 2008.
  2. Las dos naves Voyager siguen operativas, aunque con cierta pérdida de redundancia en sus subsistemas, pero conservan la capacidad de enviar datos científicos de todos sus instrumentos científicos VIM. Ambas naves también cuentan con suficiente energía eléctrica y combustible para el control de actitud para seguir operando hasta aproximadamente 2020, cuando la energía eléctrica disponible ya no permitirá el funcionamiento de los instrumentos científicos. En ese momento, cesarán el envío de datos científicos y las operaciones de las naves.
  3. El Sistema de Posicionamiento en el Espacio Profundo ( DSPS , por sus siglas en inglés) se encuentra en desarrollo.

Lecturas adicionales

Navegación en el espacio profundo (más allá de la Luna)
  • " Navegación entre los planetas " por William G. Melbourne; Scientific American ; junio de 1976, págs. 58-74.
  • « Formulación para valores observados y calculados de tipos de datos de redes de espacio profundo para navegación » por Theodore D. Moyer; John Wiley and Sons ; 2003; ISBN 0-471-44535-5.
  • JPL DSN – sitio oficial.
  • DSN Now , NASA: estado en directo de las antenas y las naves espaciales en las tres instalaciones.