阿波罗时代的天线仍在与旅行者2号通信

五十多年来，深空站43（DSS-43）一直是太空探测器探索太阳系及系外区域的宝贵工具。DSS-43无线电天线位于澳大利亚堪培拉附近的深空通信中心，在美国国家航空航天局（NASA）的任务中负责保持人类与探测器之间的通信线路畅通。

如今，包括“旅行者”号、“新地平线”号和“好奇号”火星探测器在内的太空探索者所获取的超过40%的数据都是通过DSS-43传输的。

在DSS-43入选IEEE里程碑事件的仪式上，当时的IEEE候任主席凯瑟琳·克雷默（Kathleen Kramer）说：“DSS-43是澳大利亚最大的天线，为数十个机器人太空探测器提供了双向通信服务。”

“事实上，它是地球上唯一能够与‘旅行者2号’通信的天线。”她说。

美国国家航空航天局为何需要DSS-43

与数十亿公里外穿越太阳系的太空探测器保持双向通信绝非易事。加利福尼亚州帕萨迪纳市美国国家航空航天局喷气推进实验室的研究人员深知，与遥远的太空探测器通信需要一种具备前所未有精度的碟形天线。1964年，他们建造了DSS-42，它是DSS-43的前身，用于支持美国国家航空航天局的“水手4号”宇宙飞船在1965年7月首次成功飞越火星的任务。该天线的直径为26米。DSS-42与喷气推进实验室和西班牙的另外两台天线一起获得了火星的首批近距离图像。DSS-42于2000年退役。

美国国家航空航天局的工程师预测，要执行火星以外的任务，需要更灵敏的天线。因此，1969年，他们开始建造直径为64米的DSS-43。

1972年12月，DSS-43投入使用，正好可用于接收“阿波罗17号”从月球表面发送的视频和音频信号。即使是20世纪80年代初对DSS-42的天线升级后，DSS-43也比DSS-42覆盖范围更广、灵敏度更高。

1987年，DSS-43配备了一个直径70米的天线，以迎接“旅行者2号”1989年与海王星的相遇，这进一步扩大了两者之间的差距。

天线的尺寸并不是它唯一引人注目的特点。制造商煞费苦心地确保了其表面没有凹凸不平，使其几乎可将每一点入射波都聚焦到信号检测器上，从而有了更高的信噪比。穿越了从日球层顶到地球之间的数十亿公里距离后，信号的功率会衰减到仅相当于数字手表运行所需功率的200亿分之一。要从传输中获取有用的信息，捕获每一点微弱的信号至关重要。

DSS-43拥有400千瓦的发射器，其波束宽度为0.0038度。如果没有1987年的升级，那么DSS-43向航行在太阳系外的航天器发送的信号很可能永远无法到达目标。

美国国家航空航天局的深空网络

DSS-43所在的堪培拉深空通信中心是喷气推进实验室运营的3个跟踪站之一。另外两个是加利福尼亚州巴斯托附近金石深空通信中心的DSS-11，以及西班牙罗布雷多-德查韦拉马德里深空通信中心的DSS-63。这些设施共同构成了深空网络，美国国家航空航天局表示，它是地球上最灵敏的科学通讯系统。该网络每时每刻都在跟踪数十颗执行科学任务的航天器。

不过，DSS-43是这三者中唯一能够与“旅行者2号”保持联系的。自1989年“旅行者2号”飞越海王星卫星特里顿以来，探测器就进入了低于行星平面的轨道，因此它无法再与地球北半球任何无线电天线建立视线。

为了确保DSS-43能够进行最远距离的通话，2020年，美国国家航空航天局对天线进行了一轮更新，安装了一个新的X波段锥形天线。DSS-43使用X波段（8～12 GHz）和S波段（2～4GHz）发送无线电信号；它可以接收X、S、L（1～2GHz）和K（12～40 GHz）波段的信号。该天线的指向精度也经过了测试和重新认证。

完成更新后，它向“旅行者2号”发送了测试命令，该探测器于2018年穿过日球层顶，目前距离地球约200亿公里。

大约37小时后，DSS-43收到了探测器的响应，确认它已收到了通话并已执行了命令，且没有任何问题。

其他重要任务

DSS-43还在更接近地球的任务中发挥了至关重要的作用，包括美国国家航空航天局的火星科学实验室任务。2011年，美国国家航空航天局将高尔夫球车大小的火星车“好奇号”送往探索火星上的盖尔陨坑和夏普山时，DSS-43在“好奇号”紧张的7分钟火星大气层着陆过程中对其进行了跟踪。无线电信号穿越火星和地球之间3.2亿公里的距离大约花了20分钟，然后DSS-43传来了好消息：火星车安全着陆并正常运行。

在2024年3月在堪培拉深空通信中心举行的仪式上，DSS-43被授予IEEE里程碑奖章。目前表彰这项技术的牌匾陈列在该中心。

里程碑项目由IEEE历史中心管理并由捐赠者支持，旨在表彰世界各地的杰出技术成就。

文章来源于 悦智网 ，作者 Willie D. Jones

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