美国国家航空航天局（NASA）的深空网络刚刚在堪培拉安装了具有突破性意义的新天线，标志着星际通信 60 周年。作为与太阳系各处航天器通信的全球网络的关键枢纽，堪培拉正在进行高科技升级，以处理更多未来任务的数据。随着激光通信技术的出现和混合天线的研发，太空探索正在开启一个大胆的新篇章。

美国宇航局堪培拉深空通信中心的无线电天线位于澳大利亚首都附近。它是全球三座深空网络设施之一，为该机构与数十项太空任务保持联系。堪培拉于1965年加入该全球网络，并运营着四座无线电天线。目前，随着美国宇航局致力于提升网络容量，第五座天线的准备工作已启动。图片来源：NASA/JPL-Caltech

庆祝深空探索60周年里程碑

3月19日，位于澳大利亚堪培拉的美国宇航局深空网络设施迎来了重要的里程碑：庆祝其60周年纪念，并开始建造一台强大的新型射电天线。这两项成就凸显了该设施在支持整个太阳系太空任务方面发挥的重要作用。深空网络利用位于全球三个地点的大型碟形天线与远近航天器进行通信。

堪培拉最新的设施名为“深空站33号”，它将是一台112英尺（34米）宽的多频波束波导天线。该天线的大部分结构将建在地下，一个大型混凝土基座将在一个气候可控的空间内容纳先进的电子设备和接收器。该基座还为旋转反射盘提供了坚实的基础，该反射盘将安装在一个被称为“测角仪”的钢制平台上。

堪培拉站位于澳大利亚首都附近的蒂宾比拉自然保护区，于1965年3月19日加入深空网络，当时它拥有一个85英尺（26米）宽的无线电天线。这台名为“深空站42号”的天线于2000年退役。这张照片拍摄于1965年。图片来源：NASA

飞向未来的发射台

“回顾堪培拉60年来取得的辉煌成就，新天线的奠基象征着未来60年的科学探索，”NASA华盛顿总部SCaN（空间通信与导航）项目副局长凯文·科金斯（Kevin Coggins）说道。“建造尖端天线也象征着深空网络如何拥抱新技术，以支持日益增多的太空任务的探索。”

新的堪培拉天线将于2029年投入使用，它将是NASA深空网络孔径增强计划下建造的六个抛物面天线中的最后一座。该计划旨在支持现有和未来的航天器，并提升它们提供的海量数据。该网络位于马德里的设施已于2022年为一座新天线命名，而位于加利福尼亚州戈德斯通的设施正在为一座新天线进行最后的修整。

2025年3月19日，喷气推进实验室（JPL）行星际网络理事会主任苏珊娜·多德（Suzanne Dodd）在深空网络堪培拉基地发表演讲。当天是澳大利亚设施加入深空网络60周年纪念日。图片来源：NASA

深空网络是如何开始的

深空网络正式成立于1963年12月24日，当时NASA的早期地面站（包括戈德斯通站）连接到位于南加州的喷气推进实验室的新网络控制中心。这座被称为太空飞行操作设施（SPHC）的建筑至今仍是三大全球综合设施数据传输的中心。

马德里设施于 1964 年加入，堪培拉设施于 1965 年上线，并帮助支持了数百次任务，包括阿波罗登月。

堪培拉深空通信中心主任凯文·弗格森表示：“堪培拉在太空史上一些最重大任务的跟踪、通信和数据收集方面发挥了至关重要的作用。随着网络的不断发展和壮大，堪培拉将继续在支持人类探索宇宙方面发挥关键作用。”

三张引人注目的海报展示了位于全球三个深空网络设施的70米（230英尺）大型天线。图片来源：NASA/JPL-Caltech

无与伦比的太阳系覆盖范围

这些设施在全球范围内等距分布，无论航天器在太阳系的哪个位置，都能持续覆盖地球自转。然而，也有一个例外：由于堪培拉设施位于南半球，它是唯一能够向旅行者二号发送指令并接收数据的设施，而旅行者二号正穿越星际空间向南飞行近130亿英里（210亿公里）。旅行者一号距离超过150亿英里（240亿公里），它向马德里和戈德斯通设施发送数据，但也只能通过堪培拉设施接收指令。

超越无线电：拥抱激光通信

除了建造更多类似堪培拉深空站33号的天线外，NASA还在着眼未来，尝试激光（或称光学）通信技术，以便大幅增加往返地球的数据量。深空网络目前依靠无线电频率进行通信，但激光的工作频率更高，可以传输更多数据。

作为这项努力的一部分，NASA正在利用其“灵神号”任务进行基于激光的深空光通信实验。自2023年10月发射以来，该任务已在创纪录的距离上演示了高数据速率，并从深空下传了超高清流媒体视频。

“这些新技术有可能提升整个太阳系任务的科学和探索回报，”喷气推进实验室（JPL）深空网络副项目经理艾米·史密斯（Amy Smith）说道，该网络负责管理深空网络。“激光和无线电通信甚至可以结合起来，构建混合天线，或者可以同时使用无线电和光学频率进行通信的碟形天线。这可能会改变NASA的格局。”

编译自/ScitechDaily