深空網絡
美國太空總署深太空網路（英語：Deep Space Network）是NASA設置的一個用以聯絡太空船的全球網路設施，位於美國（加州）、西班牙（馬德里）和澳大利亞（坎培拉），用以為美國太空總署的行星際航行太空船提供通訊，也被用來執行射電天文學和雷達天文學對於太陽系和宇宙的觀測，並對地球軌道上的人造衛星提供支持，是NASA噴射推進實驗室 （JPL）的一部份。歐洲、俄羅斯、中國、印度和日本也有類似的網路。
| 深太空網路 | |||||||||||||
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 2013年NASA深太空網路成立50週年紀念圖章 | |||||||||||||
| 組織 | NASA / JPL | ||||||||||||
| 位置 |
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| 座標 | 34°12′3″N 118°10′18″W / 34.20083°N 118.17167°W | ||||||||||||
| 設立 | 1958年十月一日 | ||||||||||||
| 網址 | https://eyes.nasa.gov/dsn/dsn.html | ||||||||||||
| 望遠鏡 | |||||||||||||
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[編輯維基數據] | |||||||||||||
一般資訊
編輯
DSN目前包含三個深空通信設施，以約120度的間隔圍繞著地球。[1][2]分別為：
- 金石深空聯絡設施（35°25′36″N 116°53′24″W / 35.42667°N 116.89000°W）位於加州的巴斯托。對於戈德斯通對早期太空探測器追蹤技術的貢獻，見太空追蹤計畫。
- 馬德里深空聯絡設施（40°25′53″N 4°14′53″W / 40.43139°N 4.24806°W）位於西班牙馬德里西方60公里
- 堪培拉深空聯絡設施(35°24′05″S 148°58′54″E / 35.40139°S 148.98167°E)位於澳大利亞首都地區堪培拉西南邊40公里，接近提德賓比拉自然保護區。
每個設施皆位於半山腰、碗狀地形，以幫助阻擋無線電波干擾。[3] 考慮到地球的自轉，三座設施的地點以約120度的間距圍繞著地球，目的是為了當地球自轉時，一座設施轉到背對著目標的一側，而無法進行觀測，但同時另一座設施便轉到了可進行觀測的一側，如此DSN便能24小時持續觀測目標。
目前來說，美國NASA的深空測控網 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）是由美國加州的戈爾德斯通、西班牙馬德里、澳洲的堪培拉，三個測控站組成。三個的配置大致相當，都是1個70米口徑天線，1個34米口徑高效率天線（HEF），4個34米口徑波束波導天線（BWG），組建而成。2021年1月26日，在馬德里剛啟用的34米口徑DSS-56(Deep Space Station 56)波束波導天線是第一個一上線就使用深空網絡全範圍通信頻率的系統。這意味着DSS-56是一種一體化(all-in-one)天線，可以與深空網絡支持的所有任務通信，並且可以用作馬德里綜合大樓其他任何天線的備用天線[4]。不過34米的BWG，還在建設當中，並在2025年完工，取代70米口徑天線。
NASA倚賴DSN以進行太陽系內的科學調查：可以雙向溝通，地面基地可以引導並控制各種NASA的太空探測器，讓這些探測器可以傳回他們所收集的照片和數據資料。所有DSN天線皆具備高增益、附帶拋物面反射器的天線。這些天線盒數據傳送系統，使其能夠[2]：
- 自航天器獲得遙測數據。
- 向航天器發送指令。
- 更新修改航天器內建軟體。
- 追蹤航天器的位置和速度。
- 執行特長基線干涉測量。
- 測量無線電波的變化，以進行無線電波科學實驗。
- 收集科學數據。
- 監測和控制整個系統的性能。
控制中心
編輯三座DSN設施的天線都直接連結到加州帕薩迪納噴射推進實驗室內部的深空控制中心（也稱為深空網絡操作控制中心）。
在早期，控制中心內並沒有所謂的永久設施，只有一個臨時搭建的，以幾張桌子與和電話拼裝在一個大房間內，用來計算軌道的電腦旁。1961年七月，NASA開始建造永久設施：太空飛行操作設施（SFOF）。 該設施於1964年十月建造完成，並於1964年5月14日啟用。 一開始共有31座主控台，100個閉路電視攝像機和200多台顯示器，用以支持游騎兵6號到9號，以及水手4號任務。[5]
目前，控制中心的工作人員在SFOF內監測並主導行動，並監側探測器的通訊品質，並掌管資料以提供給通訊網路的使用者。此外，DSN的各個設施和操作中心，設有地面通訊設施，將三座設施的資料傳送給JPL的控制中心，再傳給世界各國的太空飛行控制中心以及科學家們。[6]
歷史
編輯噴氣推進實驗室在1958年1月就與美國軍方的合作建立了深空網絡的雛形。當時在尼日利亞、新加坡以及加州部署了輕型的無線電追蹤設備來接收遙感勘測信號以及描繪當時軍方發射的探測者1號（第一顆發射成功的美國衛星）的軌道。國家航空航天局於1958年10月1日正式成立，來將當時由美國海陸空三軍分散發展的各種太空探索計劃整合入單一的一個民間組織。
在1958年12月3日，噴氣推進實驗室從軍方轉入國家航空航天局並且被要求執行使用可自動操作的太空船的月球和星際探索計劃的設計和實施。不久之後，國家航空航天局就提出了深空網絡的概念，建立一個單獨管理和運作的無線通信設施來服務所有的深空任務，而不是針對每一個太空任務來開發專門的空間通信網絡。針對所有的用戶，深空網絡有責任來進行獨立的研究，開發和支持工作。在這樣的概念支持下，深空網絡成為世界上在低噪接收器、追蹤、遙感及指令系統、數字信號處理以及深空導航領域的領導者。[7]
深空的定義
編輯
追蹤太空深處的探測器與追蹤低地球軌道上的探測器相當不同。深空飛行任務通常可見於大部分地球表面，並且可持續很長一段時間，因此只需要很少觀測站便可達成長時間追蹤的目的（DSN只有三個主要觀測站）。然而，由於這些探測器距離地球相當遙遠，這些觀測站則需要巨大的天線、非常靈敏的接收器，以及強大的訊號發射器，才能與探測器聯繫。
深空有數種不同的定義。根據一份1975年NASA的報告，DSN是設計來與「距離地球16000公里以上到太陽系中最遠的行星之間」 建立通訊[8]。JPL聲明，當一探測船位於距離地球30,000公里以上的高度，該探測船便總是位於至少一個觀測站的視野之內。[9]
國際電信聯盟保留了數個頻段，提供給深空網路及近地空間作通訊使用，他們定義：「深空」是指距離地球兩百萬公里以上的空間。[10]這個定義代表著月球任務，以及地球-太陽拉格朗日點的L1 和L2，都被認為是近地空間，不能使用國際電聯的深空保留頻段。其他的拉格朗日點則不受到這條規則限制。
相關條目
編輯參考資料
編輯- ^ Haynes, Robert. How We Get Pictures From Space (PDF). NASA Facts Revised (Washington, D.C.: U.S. Government Printing Office). 1987 [2013-09-19]. （原始內容存檔 (PDF)於2013-09-21）.
- ^ 2.0 2.1 About the Deep Space Network. JPL. [2012-06-08]. （原始內容存檔於2012-06-08）.
- ^ DSN:antennas. JPL, NASA. （原始內容存檔於2011-04-11）.
- ^ 欢迎深空网络的新成员. NASA中文. [2021-01-26]. （原始內容存檔於2021-03-11）.
- ^ Deep Space Network Operations Control Center at the Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California. Picture Album of the DEEP SPACE NETWORK. NASA/JPL. [2014-01-26]. （原始內容存檔於2013-02-17）.
- ^ NASA Facts: Deep Space Network (PDF). JPL. [2018-04-02]. （原始內容存檔 (PDF)於2020-04-26）.
- ^ NASA. The National Aeronautics and Space Act. NASA. 2005 [November 9, 2007]. （原始內容存檔於2013-03-23）.
- ^ N. Renzetti. DSN Functions and Facilities (PDF). May 1975 [2018-03-30]. （原始內容 (PDF)存檔於2013-03-23）.
- ^ Dr. Les Deutsch. NASA’s Deep Space Network: Big Antennas with a Big Job (PDF).[永久失效連結] p. 25
- ^ 201, Rev. B: Frequency and Channel Assignments (PDF). December 15, 2009. （原始內容 (PDF)存檔於2014年6月11日）.
