NASA JPL DSN, Deep Space Network,实时深空通讯📡
下图的网页截图可以看出DSN与外太空各个飞行器、探测器等的实时通讯状态:
VGR1=旅行者一号
JWST=韦伯太空望远镜
……
1. 组成与布局
DSN由三个主要的地面站组成,它们分别位于:
- 美国加利福尼亚州的戈德斯通(Goldstone,经度:-116.8880度,纬度:35.2472度)
- 西班牙马德里的罗布莱多(Robledo,经度:-4.2486度,纬度:40.4274度)
- 澳大利亚堪培拉(Canberra,经度:148.9819度,纬度:-35.3981度)
这些地面站相隔约120度(大概如此)的经度,使得至少一个站点总是能与地球周围任何位置的航天器进行通信。
2. 主要设备
每个地面站都配备了多种天线,主要包括:
- 70米口径的抛物面天线:这是最重要和最强大的天线,用于深空任务的主要通信。
- 34米口径的抛物面天线:这些天线通常用于中距离的任务,如月球和火星任务。
- 26米口径的抛物面天线:用于较近距离任务和实验性通信。
3. 功能与任务
DSN的主要功能包括:
- 数据传输:接收来自深空探测器的科学数据,并将其传回地球进行分析。
- 命令上行:向航天器发送操作指令和更新任务参数。
- 导航支持:通过精确测量航天器的位置和速度,为其提供导航支持。
- 无线电科学:利用航天器和DSN之间的无线电信号,进行科学实验,例如研究行星的大气层和引力场。
4. 支持的任务
DSN支持的任务范围广泛,包括但不限于:
- 行星探测任务:如火星探测车(Mars Rovers)、木星探测器(Juno)和土星探测器(Cassini)。
- 太阳系外探测:如旅行者1号和2号(Voyager 1 and 2),这些探测器已经进入星际空间。
- 月球任务:如阿波罗计划(Apollo)和近期的月球勘探任务。
5. 技术特点
- 高增益天线:DSN天线具有高增益特性,能够从数十亿公里之外的航天器接收到微弱的信号。
- 双向通信:支持双向通信,使得航天器不仅能传回数据,还能接收地面的指令。
- 高精度导航:通过多普勒测量和光学跟踪,提供高精度的航天器位置和速度数据。
6. 未来发展
随着深空探测任务的不断增加,DSN也在不断升级和扩展其能力。未来的重点包括:
- 引入更多的天线:以应对更多的深空任务需求。
- 提升数据传输速率:采用更先进的通信技术,提高数据传输的效率和容量。
- 自动化和智能化:利用人工智能和自动化技术,提高系统的自主操作能力和可靠性。
深空网络是人类探索太空的关键基础设施之一,它不仅支持当前的探测任务,还为未来的深空探险提供了重要保障。