Das Tiefe Raumnetz oder DSN, ist eine weltweite von großen Antennen und Nachrichtenmöglichkeiten, der interplanetarische Raumfahrzeugmissionen unterstützt. Es führt auch Radio- und Radarastronomie-Beobachtungen für die Erforschung des Sonnensystems und des Weltalls durch, und unterstützt ausgewählte erdumkreisende Missionen. DSN ist ein Teil der NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Andere ähnliche Netze schließen ESTRACK der Europäischen Weltraumorganisation, des sowjetischen Tiefen Raumnetzes, des Tiefen Indianerraumnetzes und des chinesischen Tiefen Raumnetzes ein.

Tiefe Raumnetze

Das Verfolgen von Fahrzeugen im tiefen Raum ist davon ziemlich verschieden, Missionen in der niedrigen Erdbahn (LEO) zu verfolgen. Tiefe Raummissionen sind seit langen Zeitspannen von einem großen Teil der Oberfläche der Erde sichtbar, und so verlangen Sie wenige Stationen (der DSN hat nur drei Hauptseiten). Diese wenigen Stationen verlangen jedoch riesige Antennen, ultraempfindliche Empfänger und starke Sender, um zu übersenden und über die riesengroßen beteiligten Entfernungen zu erhalten.

Tiefer Raum wird auf zwei verschiedene Weisen definiert. Das erste ist, wenn eine Mission genug weit von der Erde wird, dass es immer im Hinblick auf eine der Verfolgen-Stationen ist. Diese Entfernung, ungefähr 20-30.000 km oder 10-16.000 Meilen, war die Definition, die während Apollos und frühe Tage des DSN verwendet ist. Die modernere Definition ist von der Internationalen Fernmeldevereinigung, die verschiedene Frequenzbänder für den tiefen erdnahen und Raumgebrauch beiseite legt. Gemäß dieser Definition fängt tiefer Raum in einer Entfernung 2,000,000 km von der Oberfläche der Erde an.

Geschichte

Sieh Geschichte des tiefen Raumnetzes

Das Vorzeichen des DSN wurde im Januar 1958 gegründet, als JPL, dann laut des Vertrags zur amerikanischen Armee, tragbares Radio eingesetzt hat, das Stationen in Nigeria, Singapur und Kalifornien verfolgt, um Telemetrie zu erhalten und die Bahn des armeegestarteten Forschers 1, der erste erfolgreiche amerikanische Satellit zu planen. NASA wurde am 1. Oktober 1958 offiziell gegründet, um die sich getrennt entwickelnden Raumerforschungsprogramme der US-Armee, US-Marine und US-Luftwaffe in eine Zivilorganisation zu konsolidieren.

Am 3. Dezember 1958 wurde JPL von der US-Armee NASA übertragen und Verantwortung für das Design und die Ausführung von planetarischen und Monderforschungsprogrammen mit dem entfernt kontrollierten Raumfahrzeug gegeben. Kurz nach der Übertragung hat NASA das Konzept des Tiefen Raumnetzes als ein getrennt geführtes und bedientes Kommunikationssystem gegründet, das alle tiefen Raummissionen anpassen würde, dadurch das Bedürfnis nach jedem Flugprojekt vermeidend, sein eigenes Spezialraumkommunikationsnetz zu erwerben und zu bedienen. Der DSN wurde Verantwortung für seine eigene Forschung, Entwicklung und Operation zur Unterstutzung aller seiner Benutzer gegeben. Unter diesem Konzept ist es ein Weltführer in der Entwicklung von rauscharmen Empfängern geworden; große parabolische Parabolantennen; das Verfolgen, Telemetrie und Befehl-Systeme; Digitalsignalverarbeitung; und tiefe Raumnavigation.

Die größten Antennen des DSN werden häufig während Raumfahrzeugnotfälle aufgefordert. Fast alle Raumfahrzeuge werden entworfen, so kann normale Operation auf dem kleineren (und mehr wirtschaftlich) Antennen des DSN geführt werden, aber während eines Notfalls ist der Gebrauch der größten Antennen entscheidend. Das ist, weil ein beunruhigtes Raumfahrzeug gezwungen werden kann, weniger zu verwenden, als seine normale Sender-Macht, können Einstellungskontrollprobleme den Gebrauch von Antennen des hohen Gewinns ausschließen, und Besserung jedes Bit der Telemetrie ist zum Festsetzen der Gesundheit des Raumfahrzeugs und der Planung der Wiederherstellung kritisch. Das berühmteste Beispiel ist der Apollo 13 Mission, wo beschränkte Batteriemacht und Unfähigkeit, die hohen Gewinn-Antennen des Raumfahrzeugs zu verwenden, Signalpegel unter der Fähigkeit zum Besetzten Raumflugnetz reduziert haben, und der Gebrauch der größten DSN Antennen (und das australische Parkes Sternwarte-Radiofernrohr) zum Sparen der Leben der Astronauten kritisch war. Während Apollo auch eine US-Mission war, stellt DSN diesen Notdienst anderen Raumfahrtbehörden ebenso, in einem Geist der Zwischenagentur und internationalen Zusammenarbeit zur Verfügung. Zum Beispiel wäre die Wiederherstellung der Heliospheric und Sonnensternwarte (SOHO) Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) ohne den Gebrauch der größten DSN Möglichkeiten nicht möglich gewesen.

DSN und das Programm von Apollo

Obwohl normalerweise stark beansprucht, mit dem Verfolgen unbemannten Raumfahrzeugs hat Deep Space Network (DSN) auch zur Kommunikation und dem Verfolgen von Missionen von Apollo zum Mond beigetragen, obwohl primäre Verantwortung durch das Besetzte Raumflugnetz gehalten wurde. Der DSN hat die MSFN Stationen für die Mondkommunikation entworfen und hat eine zweite Antenne an jeder MSFN Seite zur Verfügung gestellt (die MSFN Seiten waren in der Nähe von den DSN Seiten aus gerade diesem Grund). Zwei Antennen an jeder Seite waren sowohl für die Überfülle erforderlich, als auch weil die Balken-Breiten der großen erforderlichen Antennen zu klein waren, um sowohl den Mondorbiter als auch den lander zur gleichen Zeit zu umfassen. DSN hat auch einige größere Antennen so erforderlich, insbesondere für Fernsehsendungen vom Mond und Notkommunikationen geliefert wie Apollo 13.

Aus einem Bericht von NASA, der beschreibt, wie der DSN und MSFN für Apollo zusammengearbeitet haben:

Die Details dieser Zusammenarbeit und Operation sind in einem zweibändigen technischen Bericht von JPL verfügbar.

Allgemeine Information

DSN besteht zurzeit aus drei Tief-Raumfernmeldeeinrichtungen gelegt etwa 120 Grade einzeln um die Erde. Sie sind:

• der Goldstone Tiefer Raumkommunikationskomplex außerhalb Barstows, Kalifornien, die Vereinigten Staaten. Für Details des Beitrags von Goldstone zu den frühen Tagen des Raumsonde-Verfolgens, sieh Projektraumspur;
• Madrid Tiefer Raumnachrichtenkomplex , westlich von Madrid, Spanien; und
• Canberra Deep Space Communications Complex (CDSCC) im australischen Kapitalterritorium , südwestlich von Canberra, Australien in der Nähe vom Tidbinbilla Naturschutzgebiet.

Jede Möglichkeit ist im halbgebirgigen, Terrain in der Form von der Schüssel gelegen, um zu helfen, gegen die Radiofrequenzeinmischung zu beschirmen. Das strategische 120-Grade-Stellen erlaubt unveränderliche Beobachtung des Raumfahrzeugs, als die Erde rotiert und hilft, den DSN das größte und empfindlichste wissenschaftliche Fernmeldesystem in der Welt zu machen.

Die Antennen an allen drei DSN Komplexen kommunizieren direkt mit Deep Space Operations Center (DSOC), das an den JPL Möglichkeiten in Pasadena, Kalifornien gelegen ist. DSOC Personal kontrolliert und direkte Operationen, und beaufsichtigt die Qualität der Raumfahrzeugtelemetrie und an Netzbenutzer gelieferten Navigationsdaten. Zusätzlich zu den DSN Komplexen und dem Operationszentrum stellt eine Boden-Kommunikationsmöglichkeit Kommunikationen zur Verfügung, die die drei Komplexe mit dem Operationszentrum an JPL, zu Raumflugkontrollzentren in den Vereinigten Staaten und in Übersee, und Wissenschaftlern um die Welt verbinden.

Die wissenschaftliche Untersuchung der NASA des Sonnensystems wird hauptsächlich durch den Gebrauch des unbemannten Raumfahrzeugs vollbracht. Der DSN stellt die Lebenszweiwegekommunikationsverbindung zur Verfügung, die führt und diese Maschinen kontrolliert, und die Images und neue wissenschaftliche Information zurückbringt, die sie sammeln. Alle DSN Antennen, sind hoher Gewinn, parabolische Reflektor-Antennen lenkbar.

Die Antennen und Datenliefersysteme machen es möglich zu:

• Erwerben Sie Telemetrie-Daten vom Raumfahrzeug.
• Übersenden Sie Befehle dem Raumfahrzeug.
• Laden Sie Softwaremodifizierungen zum Raumfahrzeug.
• Spur-Raumfahrzeugposition und Geschwindigkeit.
• Führen Sie Sehr Beobachtungen von Long Baseline Interferometry durch.
• Maß-Schwankungen in Funkwellen für Radiowissenschaftsexperimente.
• Sammeln Sie Wissenschaftsdaten.
• Kontrollieren Sie und kontrollieren Sie die Leistung des Netzes.

Management

Das Netz ist eine Möglichkeit von NASA und wird geführt und für NASA durch JPL bedient, der ein Teil des Instituts von Kalifornien für die Technologie (Caltech) ist. Interplanetary Network Directorate (IND) führt das Programm innerhalb von JPL und wird wegen der Entwicklung und Operation davon angeklagt. Wie man betrachtet, ist der IND der Brennpunkt von JPL für alle Sachen in Zusammenhang mit Fernmeldewesen, interplanetarischer Navigation, Informationssystemen, Informationstechnologie, Computerwissenschaft, Softwaretechnik und anderen relevanten Technologien. Während der IND für seine Aufgaben in Zusammenhang mit dem Tiefen Raumnetz am besten bekannt ist, unterstützt die Organisation auch JPL Advanced Multi-Mission Operations System (AMMOS) und Institutional Computing and Information Services von JPL (ICIS).

ITT Systeme sind laut eines 5-jährigen Vertrags zu JPL für die DSN Operationen und Wartung. ITT hat Verantwortung, den Komplex von Goldstone zu führen, den DSOC, und für DSN Operationen, Missionsplanung, Operationstechnik, und Logistics.http://www.itt.com/press-releases/NewsView.aspx?NewsID=10 bedienend

Antennen

Jeder Komplex besteht aus mindestens vier tiefen Raumterminals, die mit ultraempfindlichen Empfang-Systemen und großen parabolischen Parabolantennen ausgestattet sind. Es gibt:

• Ein Diameter Hohe Leistungsfähigkeitsantenne.
• Eine oder mehr Balken-Wellenleiter-Antennen (drei am Goldstone Komplex, zwei am Komplex von Robledo de Chavela (in der Nähe von Madrid), und ein am Canberra Komplex).
• Eine Antenne.

Eine Antenne.

Fünf der Balken-Wellenleiter-Antennen wurden zum System gegen Ende der 1990er Jahre hinzugefügt. Drei wurden an Goldstone, und ein jeder an Canberra und Madrid gelegen. Eine zweite Balken-Wellenleiter-Antenne (das Netz sechst) wurde am Madrider Komplex 2004 vollendet.

Um den aktuellen und zukünftigen Bedarf von tiefen Raumnachrichtendienstleistungen zu decken, mehrere neue Tiefe Raumstationsantennen muss an den vorhandenen Tiefen Raumnetzseiten gebaut werden. An Canberra Tiefer Raumnachrichtenkomplex ist die erste von diesen Antennen zurzeit im Bau. Die erste von den neuen Antennen wird online vor 2014 zu 2016.http://www.cdscc.nasa.gov/Pages/antennas.html kommen

Aktuelle Signalverarbeitungsfähigkeiten

Die allgemeinen Fähigkeiten zum DSN haben sich seit dem Anfang des Reisenden Interstellare Mission am Anfang der 1990er Jahre nicht wesentlich geändert. Jedoch sind viele Förderungen in der Digitalsignalverarbeitung, dem Ordnen und der Fehlerkorrektur durch den DSN angenommen worden.

Die Fähigkeit, mehrere Antennen zu ordnen, wurde vereinigt, um sich zu verbessern, die Daten haben vom Reisenden 2 Begegnung von Neptun zurückgegeben, und haben umfassend für das Raumfahrzeug von Galileo verwendet, als sich die hohe Gewinn-Antenne richtig nicht aufgestellt hat.

Die seit der Mission von Galileo zurzeit verfügbare DSN-Reihe kann die Parabolantenne am Tiefen Raumnetzkomplex in Goldstone, Kalifornien mit einer identischen Antenne verbinden, die in Australien zusätzlich zu zwei Antennen am Canberra Komplex gelegen ist. Die Seiten von Kalifornien und Australien wurden gleichzeitig verwendet, um Kommunikationen mit Galileo aufzunehmen.

Das Ordnen von Antennen innerhalb der drei DSN Positionen wird auch verwendet. Zum Beispiel kann eine Parabolantenne mit einem 34-Meter-Teller geordnet werden. Für besonders lebenswichtige Missionen, wie Reisender 2, kann der Canberra Teller mit dem Parkes Radiofernrohr in Australien geordnet werden; und der 70-Meter-Teller von Goldstone kann mit der Sehr Großen Reihe von Antennen in New Mexico geordnet werden. Außerdem werden zwei oder mehr Teller an einer DSN Position zusammen allgemein geordnet.

Alle Stationen werden von einem zentralisierten Signalverarbeitungszentrum an jedem Komplex entfernt bedient. Diese Zentren nehmen die elektronischen Subsysteme auf, die anspitzen und die Antennen kontrollieren, erhalten und die Telemetrie-Daten bearbeiten, Befehle übersenden, und die Raumfahrzeugnavigationsdaten erzeugen. Einmal die Daten wird an den Komplexen bearbeitet, es wird JPL für die weitere Verarbeitung und für den Vertrieb zu Wissenschaftsmannschaften über ein modernes Kommunikationsnetz übersandt.

Netzbeschränkungen und Herausforderungen

Es gibt mehrere Beschränkungen zum aktuellen DSN und mehrere Herausforderungen das Vorankommen.

• Es gibt nur eine DSN Seite in der Südlichen Halbkugel, Canberra.http://www.cdscc.nasa.gov/Pages/trackingtoday.html gibt Es keine anderen DSN Netzteller in Südamerika oder dem Südlichen Afrika, so wird der DSN Einschluss der Südlichen Halbkugel beschränkt.
• Das Bedürfnis, "Vermächtnis"-Missionen zu unterstützen, die betrieblich außer ihren ursprünglichen Lebenszeiten geblieben sind, aber noch wissenschaftliche Daten zurückgeben. Programme wie Reisender haben lange vorbei an ihrem ursprünglichen Missionsbeendigungsdatum funktioniert. Sie brauchen auch einige der größten Antennen.
• Der DSN hat Wartung seiner 70-M-Antennen aufgeschoben. Im Allgemeinen hat der DSN Hauptunterhalt-Ereignisse seiner Antennen seit den 1990er Jahren aufgeschoben, wenn er zum Ersetzen von Hauptbestandteilen kommt. Das verursacht Probleme, weil es die Antennen aus dem Dienst seit Monaten auf einmal ausschließt. Außerdem erreichen die Antennen das Ende ihrer Leben. An einem Punkt werden viele der DSN Antennen ersetzt werden müssen. Der Hauptkandidat ist eine Reihe von kleineren Tellern.
• Vor 2020 kann der DSN erforderlich sein, zweimal die Zahl von Missionen zu unterstützen, die es 2005 unterstützte. Die globale 2007-Gegenwart-Wirtschaftskrise hat die Zahl von neuen Missionen etwas beschränkt. Jedoch, erwartet, zu verfallen und des Ersatzes der vorhandenen Antennen zu fehlen, hat zugenommen Missionsunterstützung wird fortsetzen, ein andauerndes Problem zu sein.

Siehe auch

Verlängerte Missionen von NASA

• Erforschungsrover von Mars
• Gelegenheitsrover
• Geisterrover
• Reisender-Programm (Helosheath & Heliopause)
• Reisender 1
• Reisender 2
• Cassini-Huygens (Saturn)

Verwandte Quellen und Themen

• Raumnetz
• Erdnahes Netz
• Raumkommunikationen und Navigationsprogramm (ANSEHEN)
• Das Verfolgen und Datenrelaissatellit
• Liste von Sternwarten
• Liste von Radiofernrohren

Andere tiefe Raumnetze und Antennen

• Tiefes Indianerraumnetz
• ESTRACK
• Usuda tiefes Raumfahrtzentrum
• Chinesisches tiefes Raumnetz

Zeichen

1. Die verlängerte Missionsoperation von Ulysses hat am 30. Juni 2009 geendet. Die Erweiterung hat eine dritte Luftparade über die Pole der Sonne in 2007-2008 erlaubt.
2. Die zwei Reisender-Raumfahrzeuge setzen fort, mit einem Verlust in der Subsystem-Überfülle zu funktionieren, aber die Fähigkeit zum Zurückbringen von Wissenschaftsdaten von einer vollen Ergänzung von SCHWUNG-Wissenschaftsinstrumenten zu behalten. Sowohl Raumfahrzeuge haben auch entsprechende elektrische Leistung als auch Einstellungskontrolltreibgas, um fortzusetzen, ungefähr bis 2020 zu funktionieren, wenn die verfügbare elektrische Leistung Wissenschaftsinstrument-Operation nicht mehr unterstützen wird. In dieser Zeit werden Wissenschaftsdatenrückkehr und Raumfahrzeugoperationen aufhören.

Außenverbindungen und weiterführende Literatur

• NASA/Caltech JPL DSN - offizielle Seite.
• Grundlagen des Raumflugs - Kapitel 18. Tiefes Raumnetz
• Tiefe Raumkommunikationen und Navigationsreihe - eine Reihe von Büchern, die von Wiley veröffentlicht sind, der über Details auf dem Tiefen Raumnetz, die Seite von JPL auf DESCANSO, die Seite von Wiley ausführlich berichtet
• Douglas J. Mudgway, Großer Teller: Amerikas Tiefe Raumverbindung zu den Planeten, der Universität der Presse von Florida, 2005 internationale Standardbuchnummer 0-8130-2805-1 bauend.
• (PDF) April 2006 GAO melden das Tiefe Raumnetz der NASA: Aktuelle Verwaltungsstruktur ist dem wirksamen Zusammenbringen von Mitteln mit Zukünftigen Voraussetzungen Nicht Förderlich
• Ein früher Pionier von NASA noch auf dem Job im tiefen Raum
• ESA und NASA erweitern Bande mit der neuen Hauptquer-Unterstützungsabmachung auf der ESA Raumfahrzeugoperationsseite; wiederbekommen am 19. Oktober 2007