DSN

Das Deep Space Network ist ein System großer Funktenenantennen, das von NASAs Jet Propulsion Laboratory betrieben wird, um mit Robotersonden und Planetensonden weit jenseits der Erdumlaufbahn zu kommunizieren. Anders als die Bodenstationen, die niedrig fliegende Satelliten verfolgen und häufige Übergaben benötigen, wenn der Satellit über den Kopf fliegt, hält das DSN kontinuierliche Zwei-Wege-Kontakte mit Missionen in Millionen Kilometern Entfernung aufrecht. Ein Raumfahrzeug in einer Marsumlaufbahn oder auf einer interplanetaren Flugbahn kann über die Relaistationen des DSN mit der Erde in Verbindung bleiben, Befehle empfangen und Telemetrie- und Wissenschaftsdaten über das Sonnensystem übertragen.

Das Netzwerk besteht aus drei Hauptkomplexen, die ungefähr 120 Grad auseinander um die Längengrade der Erde positioniert sind: Goldstone in Kaliforniens Mojave-Wüste, Madrid in Spanien und Canberra in Australien. Diese geografische Verteilung stellt sicher, dass jedes Tiefraum-Raumfahrzeug bei der Rotation der Erde ständig in Sicht von mindestens einer Station bleibt. Jeder Komplex betreibt mehrere Parabolschüsseln mit Durchmessern von 34 bis 70 Metern. Die 70-Meter-Schüsseln in Goldstone und Madrid gehören zu den größten drehbaren Antennen auf der Erde und bieten den empfindlichsten Empfang für schwache Signale aus dem äußeren Sonnensystem.

Signalstärke und Datenraten

Ein Raumfahrzeug in der Nähe des Jupiter oder Saturn sendet mit Leistungen von Dutzenden Watt über Entfernungen von Hunderten Millionen Kilometern. Wenn dieses Signal eine DSN-Antenne erreicht, hat es sich auf etwa ein Billionstel seiner ursprünglichen Stärke abgeschwächt. Die 70-Meter-Schüsseln arbeiten bei X-Band-Frequenzen (etwa 8,4 GHz) und können Signale mit Leistungen im Femtowatt-Bereich erfassen. Datenraten bei Tiefraummissionen sind entsprechend gering und werden oft in Kilobit pro Sekunde gemessen statt der Megabit pro Sekunde, die typisch für terrestrische Kommunikation sind.

Flugwerkstättenpersonal arbeitet nicht direkt mit DSN-Hardware, aber Flugzeuge und Hubschrauber, die für DSN-Standort-Logistik, Gerättetransport und Notfallmaßnahmen eingesetzt werden, erfordern spezialisierte Flugplanung. Die abgelegenen Standorte der DSN-Komplexe, besonders Goldstone und Madrid, stellen ungewöhnliche Anforderungen an den Flugbetrieb, einschließlich großer Entfernungen zu Ausweichflugplätzen und Überlegungen zu elektromagnetischer Störung bei empfindlichen Empfangsoperationen. Wartungsteams müssen verstehen, dass die Abstimmung von Flugzeugeinsätzen mit kritischen Raumfahrzeug-Kommunikationsfenstern verpflichtend ist.

Das DSN unterstützt auch bemannte Raumfahrtmissionen, besonders die Internationale Raumstation während Hochdaten-Übertragungsfenstern. Seine primäre Aufgabe bleibt jedoch die Inbetriebnahme und Unterstützung unbemannter Planetensonden. Missionen, die derzeit das DSN nutzen, umfassen Rover auf dem Mars, die Voyager-Sonden an der Grenze des interstellaren Raums, Orbiter um Merkur und andere Planeten sowie das James-Webb-Weltraumteleskop. Die Existenz und Leistungsfähigkeit des Netzwerks bestimmt direkt, welche wissenschaftlichen Ziele für Tiefraummissionen erreichbar sind, da die Fähigkeit zum Hochfahren von Befehlen und Herunterladen von Daten grundlegend für das Missionsdesign ist.