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NASA深空网络

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深空网络

美国国家航空航天局深太空网络NASA设置的一个用以联系航天器的全球网络设施,位于美国(加州)、西班牙(马德里)和澳大利亚(堪培拉),用以为美国国家航空航天局行星际航行航天器提供通信,也被用来运行射电天文学雷达天文学对于太阳系和宇宙的观测,并对地球轨道上的人造卫星提供支持,是NASA喷射推进实验室 (JPL)的一部分。欧洲、俄罗斯、中国、印度和日本也有类似的网络。

DSN目前包含三个深空通信设施,以约120度的间隔围绕着地球

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· 哥德斯通深空联系设施35°25′36″N 116°53′24″W)位于加州巴斯托。对于戈德斯通对早期太空探测器追踪技术的贡献,见太空追踪项目

· 马德里深空联系设施40°25′53″N 4°14′53″W)位于西班牙马德里西方60公里

· 堪培拉深空联系设施位于澳大利亚首都地区 (35°24′05″S 148°58′54″E),堪培拉西南边40公里,接近提德宾比拉自然保护区

每个设施皆位于半山腰、碗状地形,以帮助阻挡无线电波干扰。[3] 考虑到地球的自转,三座设施的地点以约120度的间距为绕着地球,目的是为了当地球自转时,一座设施转到背对着目标的一侧,而无法进行观测,但同时另一座设施便转到了可进行观测的一侧,如此DSN便能24小时持续观测目标。

目前来说,美国NASA的深空测控网是由美国加州的戈尔德斯通、西班牙马德里、澳洲的堪培拉,三个测控站组成。三个的配置大致相当,都是1个70米口径天线,1个34米口径高效率天线(HEF),4个34米口径波束波导天线BWG),组建而成。2021年1月26日,在马德里刚激活的34米口径DSS-56(Deep Space Station 56)波束波导天线是第一个一上线就使用深空网络全范围通信频率的系统。这意味着DSS-56是一种一体化(all-in-one)天线,可以与深空网络支持的所有任务通信,并且可以用作马德里综合大楼其他任何天线的备用天线[4]。不过34米的BWG,还在建设当中,并在2025年完工,取代70米口径天线。

NASA倚赖DSN以进行太阳系内的科学调查:可以双向沟通,地面基地可以引导并控制各种NASA的太空探测器,让这些探测器可以传回他们所收集的照片和数据资料。所有DSN天线皆具备高增益、附带抛物面反射器的天线。这些天线盒数据发送系统,使其能够[2]

· 自航天器获得遥测数据。

· 向航天器发送指令。

· 更新修改航天器内置软体。

· 追踪航天器的位置和速度。

· 执行特长基线干涉测量

· 测量无线电波的变化,以进行无线电波科学实验。

· 收集科学数据。

· 监测和控制整个系统的性能。

控制中心[编辑]

三座DSN设施的天线都直接链接到加州帕萨迪纳喷气推进实验室内部的深空控制中心(也称为深空网络操作控制中心)。

在早期,控制中心内并没有所谓的永久设施,只有一个临时搭建的,以几张桌子与和电话拼装在一个大房间内,用来计算轨道的电脑旁。1961年七月,NASA开始建造永久设施:太空飞行操作设施(SFOF)。 该设施于1964年十月建造完成,并于1964年5月14日激活。 一开始共有31座主控台,100个闭路电视摄像机和200多台显示器,用以支持游骑兵6号9号,以及水手4号任务。[5]

目前,控制中心的工作人员在SFOF内监测并主导行动,并监侧探测器的通信质量,并掌管资料以提供给提供给通信网络的用户。此外,DSN的各个设施和操作中心,设有地面通信设施,将三座设施的资料发送给JPL的控制中心,再传给世界各国的太空飞行控制中心以及科学家们。

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追踪太空深处的探测器与追踪低地球轨道上的探测器相当不同。深空飞行任务通常可见于大部分地球表面,并且可持续很长一段时间,因此只需要很少观测站便可达成长时间追踪的目的(DSN只有三个主要观测站)。然而,由于这些探测器距离地球相当遥远,这些观测站则需要巨大的天线、非常灵敏的接收器,以及强大的信号发射器,才能与探测器联系。

深空有数种不同的定义。根据一份1975年NASA的报告,DSN是设计来与“距离地球16000公里以上到太阳系中最远的行星之间” 创建通信[8]JPL声明,当一探测船位于距离地球30,000公里以上的高度,该探测船便总是位于至少一个观测站的视野之内。[9]

国际电信联盟保留了数个频段,提供给深空网络及近地空间作通信使用,他们定义:“深空”是指距离地球两百万公里以上的空间。[10]这个定义代表着月球任务,以及地球-太阳拉格朗日点L1 和L2,都被认为是近地空间,不能使用国际电联的深空保留频段。其他的拉格朗日点则不受到这条规则限制。

使用深空网络的NASA任务:

· 火星探测车

o 机会号

o 精神号火星探测车

o 好奇号

· 航海家项目

o 航海家1号

o 航海家2号

· 新视野号

其他相关条目:

· 太空网络

· 近地网络

· 太空通信与导航项目SCaN)

· 追踪及资料传输卫星

· 天文台列表

· 电波望远镜列表

· 欧洲太空跟踪 - 欧洲空间局的深空网络

· 中国深空测控网

· 印度深空网络

· 苏联深空网络

· 臼田深空中心

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深太空网络2013年NASA深太空网络成立50周年纪念图章


文章分类: 无线电频道
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