美国国家航空航天局深空网络（DSN）建立至今已有60周年

12 月 24 日是 NASA 的深空网络成立 60 周年纪念日。自1963年以来，深空网络一直在持续运行，是NASA与月球或月球以外的航天器进行通信的基础。詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）捕捉到的炫目银河图像、"毅力"号漫游车从火星发回的尖端科学数据，以及"阿耳特弥斯一号"（Artemis I）从月球远端发送的历史性图像--都是通过该网络的巨型无线电碟形天线到达地球的。

这幅艺术家的概念图展示了深空站-23（一个能够同时支持无线电波和激光通信的新型天线碟）在加利福尼亚州戈德斯通的深空网络建筑群完工后的样子。图片来源：NASA/JPL-Caltech

美国国家航空航天局（NASA）的深空网络（DSN）为数十项太空任务提供关键的通信和导航服务，目前正在进行现代化改造，以支持更多的太空任务。

2024 年期间，NASA 的空间通信与导航（SCaN）计划将庆祝这些历史性贡献以及过去 60 年的其他历史性贡献，该计划负责管理和指导 DSN 提供的地面设施和服务。

有 40 多项任务依赖于该网络，预计在未来几年内，该网络将为两倍于这一数字的任务提供支持。因此，美国国家航空航天局（NASA）正着眼于未来，通过新菜肴、新技术和新方法来扩展这一重要的全球基础设施并使其现代化。

美国国家航空航天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。它是全球三个深空网络综合设施之一，使该机构与 40 多个太空任务保持联系。2023 年 12 月是 DSN 成立 60 周年。图片来源：NASA/JPL-Caltech

"DSN是NASA的心脏--它肩负着保持地球与太空之间数据畅通的重任，"华盛顿NASA总部SCaN网络服务部代理主任菲利普-鲍德温（Philip Baldwin）说。"但为了支持我们不断增长的机器人任务组合，以及现在的人类登月任务Artemis，我们需要推进下一阶段的DSN现代化。"

满足新增需求

DSN 由位于南加州的 NASA 喷气推进实验室为 SCaN 管理，允许任务跟踪、向遥远的航天器发送指令和接收科学数据。为确保这些航天器能够始终与地球保持联系，深空网络的 14 根天线分布在加利福尼亚州戈德斯通、澳大利亚堪培拉和西班牙马德里等全球各地的三个综合设施中。

深空网络不仅仅是一项深空信息服务。了解更多有关 DSN 如何在整个太阳系开展无线电和重力科学实验的信息。资料来源：NASA/JPL-Caltech

为了确保网络能在如此多的任务之间实现最大化的覆盖，调度员与 DSN 团队成员合作，确保为关键操作提供网络支持。为了提高效率，NASA 还改变了网络的运行方式： 通过一项名为"Follow the Sun"的协议，每个联合体在日班期间轮流运行整个网络，然后在该区域的日班结束时将控制权移交给下一个联合体--实质上，这是一场每 24 小时进行一次的全球接力赛。节约的成本反过来又为增强 DSN 提供了资金。

与此同时，美国国家航空航天局（NASA）一直忙于改进系统以提高容量，从升级和增加天线到开发新技术，这些技术将有助于支持更多的航天器，并大幅增加可传输的数据量。

其中一项技术就是激光或光学通信，它可以在传输中包含更多的数据。JPL DSN 项目副经理艾米-史密斯（Amy Smith）说："激光通信可以改变 NASA 与遥远太空任务的通信方式。"

这张照片拍摄于 1969 年，即 DSN 成立六年之后，深空网络的堪培拉综合设施中只有一个无线电天线天线罩。堪培拉现在由三个 34 米（112 英尺）高的天线和一个 70 米（230 英尺）高的天线组成。资料来源：NASA/JPL-Caltech

在地球轨道和月球上成功测试了这项技术后，NASA 目前正在利用 DSOC（深空光通信）技术演示来测试更远距离的激光通信。DSOC搭载在该机构的"Psyche"任务上，已经在1900万英里（约合3100万公里）外通过激光向地球发送了视频，其目的是证明可以从遥远的火星发送高带宽数据。

史密斯说："NASA正在证明激光通信是可行的，因此我们现在正在研究如何在现有的无线电天线内建造光学终端。这些混合天线仍能发射和接收无线电频率，但也支持光学频率。"

美国国家航空航天局（NASA）深空网络 230 英尺宽的深空站 14 天线的艺术家效果图，叠加在一个足球场上以显示比例。资料来源：美国国家航空航天局

技术遗产

美国国家航空航天局（NASA）和深空网络从一开始就拥抱新技术。该网络的起源可追溯到 1958 年，当时 JPL 与美国陆军签订合同，部署便携式无线电跟踪站，接收 JPL 制造的美国首颗成功卫星"探索者 1 号"的遥测数据。在"探索者1号"发射几天后，也就是在美国国家航空航天局（NASA）于当年晚些时候成立之前，JPL被委以重任，负责确定创建一个前所未有的电信网络所需的条件，以支持未来的深空任务（从早期的"先驱者"任务开始）。

1958 年 NASA 成立后，JPL 的地面站被命名为"深空仪器设施"（Deep Space Instrumentation Facilities），在 1963 年之前，它们基本上都是独立运行的。1963 年，DSN 正式成立，地面站与 JPL 即将完工的新网络控制中心相连。这座建筑被称为太空飞行操作设施，至今仍是"宇宙中心"，DSN 的三个全球综合体的数据都要通过它来传输。

JPL 星际网络副主任布拉德福德-阿诺德（Bradford Arnold）说："我们六十年来一直在推动技术创新，为数以百计的任务提供支持，这些任务为我们的星球和它所居住的宇宙带来了无数发现。我们令人惊叹的员工队伍今天仍在继续推动这种创新，这为我们下一个 60 年的太空探索和科学进步奠定了坚实的基础。"

编译来源：ScitechDaily