NASA的深空网络（DSN）有什么作用？

美国国家航空航天局的DSS-53天线于2022年2月在深空网络的马德里设施上线。该网络支持约 40 项任务，预计还将支持未来几年发射的另外 40 项任务。图片来源：NASA/JPL-Caltech

美国国家航空航天局（NASA）的深空网络（DSN）不仅仅是一组大天线。它是一个功能强大的系统，用于指挥、跟踪和监测许多遥远行星上航天器的健康和安全。深空网络还能进行强大的科学调查，探测小行星的性质以及行星和卫星的内部。

2022年11月16日，美国宇航局喷气推进实验室查尔斯-埃拉奇任务控制中心的团队成员在发射阿耳特弥斯一号期间。图片来源：NASA/JPL-Caltech/Ryan Lannom

遥测

遥测数据由航天器在探索遥远的太阳系时通过无线电信号传输到地球的重要科学和工程信息组成。深空网络（DSN）负责获取、处理、解码和分发这些数据。

当科学家和工程师想要向深空中的航天器发送指令时，他们会求助于深空网络，这是美国国家航空航天局（NASA）用于与月球及更远处的航天器进行通信的巨型无线电天线国际阵列。深空网络的操作员接收指令，将其分解成数字比特，将这些大天线精确对准航天器，然后用无线电波将指令发送给航天器。资料来源：美国国家航空航天局航天器指令

太空任务操作团队使用 DSN 指挥系统来控制航天器的活动。指令以编码计算机文件的形式发送给机器人探测器，由飞船执行一系列动作。

美国国家航空航天局（NASA）有数十个机器人航天器在探索太阳系以及太阳系以外的地方。那么，我们究竟该如何为如此遥远的航天器导航呢？地球上的科学家和工程师可以通过深空网络（NASA 用于与月球及更远处的航天器进行通信的巨型无线电天线国际集合），利用精确测量来了解遥远航天器的位置。资料来源：美国国家航空航天局

跟踪

DSN 跟踪系统提供地基设备与航天器之间的双向通信，进行测量，使飞行控制人员能够非常精确地确定航天器的位置和速度。

无线电科学

一些太空任务使用 DSN 天线，利用航天器与地球之间发送的无线电信号进行科学实验。无线电信号在发送和接收之间的变化可以提供有关太阳系中遥远地方的大量有用信息。这方面的例子包括探测土星环、揭示行星和卫星的内部结构以及测试相对论。

科学

DSN 除了作为深空探索的通信枢纽发挥重要作用外，还被用作科学研究的先进仪器，包括射电天文学和对经过的小行星进行雷达测绘。

通过"追随太阳计划"，三个 DSN 站点均可在白班期间操作整个网络。上图显示了每个中心如何移交控制权。资料来源：美国国家航空航天局

跟随太阳行动

DSN 由相距约 120 度的三个综合体组成（澳大利亚堪培拉、西班牙马德里、加利福尼亚州戈德斯通），跟踪探索太阳系最远点的 NASA 和非 NASA 任务。过去，这些综合设施同时运行，每天三班倒，每个天线一个操作员，每周 7 天，每天 24 小时。一种名为"追随太阳"的新模式允许三个 DSN 站点中的每个站点在白班期间操作整个网络。

从格林尼治标准时间2017年11月6日午夜（美国东部时间11月5日晚7点）开始，"追随太阳"行动成为现实。堪培拉团队从格林尼治标准时间午夜到格林尼治标准时间上午6点负责网络运行。马德里团队在格林尼治标准时间上午 6 点至下午 2 点接手。 戈德斯通团队从格林尼治标准时间下午 2 点到晚上 10 点完成了第一天的工作，然后堪培拉团队接手第二天的工作。自"追随太阳"号投入运行以来，数据传输性能一直名列前茅。这一举措为TESS、Insight 和帕克太阳探测器等任务提供了支持。

编译自/ScitechDaily