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NASA通讯网络加倍提升给空间站数据传输速率

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摘要:国际空间站上的生活依赖着海量数据,它们的用途涵盖了从指挥空间站到提供实时高清录像的一切,其中基于数百次科技实验的数据,则用于宇航员们的电视直播。空间站上所有的数据都是通过太空通讯网络(Space Network, SN)来传输的,而不久以后,该网络将加倍现有的带宽。太空通讯网络由一系列跟踪和数据中继卫星(Tracking and Data Relay Satellites, TDRS)和与其协作的地面站组成,为国际空间站和其他一些NASA的知名航天器提供通讯服务。

NASA通讯网络加倍提升给空间站数据传输速率

通过NASA太空通讯网络由太空送往地球的数据流

NASA的太空通讯网络是国际空间站的首要通讯服务供应商。此动画中,太空通讯网络利用一组跟踪和数据中继卫星(TDRS)从空间站采集数据。采集完成后的数据由TDRS转发回位于新墨西哥州白沙的太空通讯网络地面终端,继而发往休斯敦NASA约翰逊太空中心的任务控制中心。

来源:NASA戈达德太空飞行中心/制片人, Amber Jacobson

目前,SN向空间站传送和接收的速度为每秒300兆位(Mbps),两倍于一般美国家庭的典型高网速。空间站向任意传输范围内的TDRS卫星发送数据,继而再通过地面终端转送至数据中心,如休斯敦的任务控制中心。而支持更大数据流量的复杂新设备将与传输速率的提升相匹配。

NASA通讯网络加倍提升给空间站数据传输速率

NASA运营三个太空网络地面终端。图中的白沙站位于新墨西哥州拉斯克如塞斯的NASA白沙试验基地,于1981年建立,早于1983年的首个TDRS卫星升空。这个终端站将被升级,为空间站加倍提速做准备。

来源:NASA/W.R. Gardner

“从根本上讲,这次对机载和地面数据通信系统的升级能够增加空间站的科学产出。”位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心人类太空飞行主任马克?塞弗兰斯(Mark Severance)说, “增加从空间站的下行速率将使得那些有更高数据传输要求的新试验和技术演示成为现实,而这在之前是无法做到的。”

数据传输率的加倍从位于关岛的太空通讯网络远程地面站开始。SN团队在那里安装了一个下行速率为300 Mbps的设备来增加向空间站收发数据流的能力。下一步他们将在白沙和关岛地面站安装升级设备以便空间站加倍其数据回传速度。

空间站传输的数据包含了高时效性和关键任务数据譬如宇航员的健康信息、空间站的状态、机载科学试验的结果,以及每条社交媒体帖子和采访。休斯敦NASA约翰逊太空中心的飞行控制器主要通过SN接收到空间站跟踪和指令数据。

除了国际空间站,SN还和其它40多个NASA任务进行通讯,譬如哈勃太空望远镜,这些通讯被记录为“事件”。太空通讯网络目前一个月处理超过90万分钟的数据,涉及超过13000个通讯事件。这等于平均每天28万亿字节 (TB)的信息,相当于大约1100张单面蓝光光碟。

SN项目经理泰德?索布恰克(Ted Sobchak)说:“该项目致力于通过简化客户界面、提高数据传输率和实现新的操作概念来发展太空通迅网络,使新的操作概念成为可能。

SN将于2017年为TDRS编队增添另一艘航天器。TDRS-M预定明年夏天在佛罗里达卡纳维拉尔角由联合发射联盟(United Launch Alliance,ULA)的宇宙神5号(United Launch Alliance Atlas-V)运载火箭发射升空。在大约6个月的在轨测试结束后,TDRS-M将被重新命名。由波音公司建造的TDRS-M将极大地提升太空通讯网络的容量和灵活性。

与此同时,太空通讯网络的地面段保障项目(Space Network Ground Segment Sustainment)正致力于把SN的地面终端带入21世纪。该团队一直致力于实现一种允许网络接纳新用户和功能的新架构。 它的额外益处包括减少操作和维护系统所需的努力,是对运营成本的潜在节省。

NASA的空间通信和导航(Space Communications and Navigation, SCaN)项目办公室,是华盛顿NASA总部人类探索和项目运营局(Human Exploration and Operations Mission Directorate)的一个部门,负责NASA网络的程序监督,高级通信技术和其它太空通信需求。 这些功能构成了所有NASA任务的主干,为航天器到地面的通讯提供关键连接。

SCaN提供的战略指导对确保NASA的空间通信资源继续满足其客户和代理在未来几年的需求必不可少。 SCaN积极地与国际社会广泛接触,致力于空间通信与导航的互用性和兼容性。(编辑:Amber Jacobson 和 Ashley Hume 翻译:PC校核:Sherry

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