Am 24. Dezember jährt sich das Deep Space Network der NASA zum 60. Mal. Das Deep Space Network ist seit 1963 kontinuierlich in Betrieb und bildet die Grundlage für die Kommunikation der NASA mit Raumfahrzeugen auf oder jenseits des Mondes. Umwerfende Bilder der Milchstraße, aufgenommen vom James Webb-Weltraumteleskop, hochmoderne wissenschaftliche Daten, die vom Mars-Rover Perseverance zurückgesendet wurden, und historische Bilder, die von Artemis I von der anderen Seite des Mondes gesendet wurden – all das erreicht die Erde über die riesigen Radioschüsseln des Netzwerks.

Das Konzept dieses Künstlers zeigt, wie die Deep Space Station-23, eine neue Antennenschüssel, die sowohl Radiowellen- als auch Laserkommunikation unterstützen kann, nach ihrer Fertigstellung im Deep Space Network-Komplex in Goldstone, Kalifornien, aussehen wird. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech

Das Deep Space Network (DSN) der NASA, das wichtige Kommunikations- und Navigationsdienste für Dutzende von Weltraummissionen bereitstellt, wird modernisiert, um mehr Weltraummissionen zu unterstützen.

Diese und andere historische Beiträge der letzten 60 Jahre werden im Jahr 2024 vom Space Communications and Navigation (SCaN)-Programm der NASA gefeiert, das die von DSN bereitgestellten Bodeneinrichtungen und -dienste verwaltet und leitet.

Mehr als 40 Missionen sind auf das Netzwerk angewiesen, und es wird erwartet, dass das Netzwerk in den nächsten Jahren doppelt so viele Missionen unterstützen wird. Deshalb blickt die NASA in die Zukunft, um diese wichtige globale Infrastruktur mit neuen Gerichten, neuen Technologien und neuen Ansätzen zu erweitern und zu modernisieren.

Die Funkantenne des Deep Space Communications Center der NASA in Canberra befindet sich in der Nähe der australischen Hauptstadt. Es ist einer von drei Deep Space Network-Komplexen weltweit und hält die Agentur mit mehr als 40 Weltraummissionen in Verbindung. Im Dezember 2023 jährt sich DSN zum 60. Mal. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech

„Das DSN ist das Herzstück der NASA – es ist dafür verantwortlich, den Datenfluss zwischen Erde und Weltraum aufrechtzuerhalten“, sagte Philip Baldwin, amtierender Direktor von SCaN Network Services im NASA-Hauptquartier in Washington. „Aber um unser wachsendes Portfolio an Robotermissionen und jetzt auch Artemis, die bemannte Mission zum Mond, zu unterstützen, müssen wir die nächste Phase der DSN-Modernisierung vorantreiben.“

Erfüllen Sie neue Bedürfnisse

Das DSN wird für SCaN vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien verwaltet und ermöglicht es Missionen, entfernte Raumfahrzeuge zu verfolgen, Befehle an sie zu senden und wissenschaftliche Daten zu empfangen. Um sicherzustellen, dass diese Raumschiffe immer mit der Erde verbunden bleiben können, befinden sich die 14 Antennen des Deep Space Network in drei Komplexen auf der ganzen Welt, darunter Goldstone (Kalifornien), Canberra (Australien) und Madrid (Spanien).

Das Deep Space Network ist mehr als nur ein Informationsdienst für den Weltraum. Erfahren Sie mehr darüber, wie DSN Radio- und Schwerkraftexperimente im gesamten Sonnensystem durchführt. Quelle: NASA/JPL-Caltech

Um sicherzustellen, dass das Netzwerk so viele Aufgaben optimal abdecken kann, arbeiten Disponenten mit DSN-Teammitgliedern zusammen, um die Netzwerkunterstützung für kritische Vorgänge sicherzustellen. Um die Effizienz zu verbessern, änderte die NASA auch die Funktionsweise des Netzwerks: Durch ein Protokoll namens „Follow the Sun“ leitet jedes Konsortium abwechselnd das gesamte Netzwerk während der Tagesschicht und übergibt die Kontrolle am Ende der Tagesschicht in diesem Bereich an das nächste Konsortium – im Wesentlichen ein globaler Staffellauf, der alle 24 Stunden stattfindet. Die Kosteneinsparungen wiederum ermöglichen die Finanzierung eines verbesserten DSN.

Unterdessen war die NASA damit beschäftigt, das System zu verbessern, um die Kapazität zu erhöhen, von der Aufrüstung und dem Hinzufügen von Antennen bis hin zur Entwicklung neuer Technologien, die dazu beitragen werden, mehr Raumfahrzeuge zu unterstützen und die Menge der übertragbaren Daten drastisch zu erhöhen.

Eine dieser Technologien ist die Laser- oder optische Kommunikation, die mehr Daten in die Übertragung einbeziehen kann. „Laserkommunikation könnte die Art und Weise verändern, wie die NASA mit entfernten Weltraummissionen kommuniziert“, sagte Amy Smith, stellvertretende Programmmanagerin von JPLDSN.

Auf diesem Foto aus dem Jahr 1969, sechs Jahre nach der Gründung des DSN, ist nur ein einziges Radioantennen-Radom im Canberra-Komplex des Deep Space Network zu sehen. Canberra besteht jetzt aus drei 34-Meter-Antennen (112 Fuß) und einer 70-Meter-Antenne (230 Fuß). Quelle: NASA/JPL-Caltech

Nach erfolgreichen Tests der Technologie im Erdorbit und auf dem Mond nutzt die NASA nun die DSOC-Technologiedemonstration (Deep Space Optical Communications), um die Laserkommunikation über größere Entfernungen zu testen. DSOC hat an Bord der Psyche-Mission der Agentur bereits Videos per Laser aus einer Entfernung von 19 Millionen Meilen (31 Millionen Kilometer) zur Erde gestrahlt, mit dem Ziel zu demonstrieren, dass Daten mit hoher Bandbreite vom fernen Mars gesendet werden können.

„Die NASA beweist, dass Laserkommunikation möglich ist, deshalb prüfen wir nun, wie man optische Terminals in bestehende Funkantennen einbauen kann. Diese Hybridantennen können weiterhin Funkfrequenzen senden und empfangen, unterstützen aber auch optische Frequenzen“, sagte Smith.

Eine künstlerische Darstellung der 230 Fuß breiten Antenne der Deep Space Station 14 des Deep Space Network der NASA, überlagert auf ein Fußballfeld, um den Maßstab zu verdeutlichen. Quelle: NASA

technologisches Erbe

Die NASA und das Deep Space Network haben sich von Anfang an neue Technologien zu eigen gemacht. Die Ursprünge des Netzwerks reichen bis ins Jahr 1958 zurück, als JPL einen Vertrag mit der US-Armee über den Einsatz tragbarer Funkortungsstationen zum Empfang von Telemetriedaten von Explorer 1 schloss, dem ersten erfolgreichen US-Satelliten, der von JPL gebaut wurde. Nur wenige Tage nach dem Start von Explorer 1 und bevor die NASA später in diesem Jahr gegründet wurde, wurde JPL damit beauftragt, zu ermitteln, was erforderlich ist, um ein beispielloses Telekommunikationsnetzwerk zur Unterstützung künftiger Weltraummissionen zu schaffen, beginnend mit den frühen Pioneer-Missionen.

Nach der Gründung der NASA im Jahr 1958 erhielten die Bodenstationen des JPL den Namen „Deep Space Instrumentation Facilities“. Vor 1963 waren sie grundsätzlich unabhängig tätig. 1963 wurde das DSN offiziell gegründet und die Bodenstation mit dem neuen Netzwerkkontrollzentrum des JPL verbunden, das kurz vor seiner Fertigstellung stand. Dieses als Space Flight Operations Facility bekannte Gebäude bleibt das „Zentrum des Universums“, über das Daten von den drei globalen DSN-Komplexen übertragen werden.

„Wir treiben seit sechzig Jahren technologische Innovationen voran und unterstützen Hunderte von Missionen, die zu unzähligen Entdeckungen über unseren Planeten und das Universum, in dem er lebt, geführt haben“, sagte Bradford Arnold, stellvertretender Direktor des Interstellar Network des JPL. „Unsere großartige Belegschaft treibt diese Innovation auch heute noch voran und legt eine solide Grundlage für unsere nächsten 60 Jahre der Weltraumforschung und des wissenschaftlichen Fortschritts.“"

Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily