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    Il Deep Space Network della NASA guarda al futuro

    La Deep Space Station 14 (DSS-14) di 70 metri (330 piedi) è la più grande antenna della rete spaziale profonda presso il complesso di comunicazioni dello spazio profondo di Goldstone vicino a Barstow, California. Credito:NASA/JPL-Caltech

    Quando il rover Perseverance Mars 2020 della NASA è atterrato sul pianeta rosso, il Deep Space Network (DSN) dell'agenzia era lì, consentendo alla missione di inviare e ricevere i dati che hanno contribuito a rendere possibile l'evento. Quando OSIRIS-REx ha prelevato campioni dell'asteroide Bennu lo scorso anno, il DSN ha svolto un ruolo cruciale, non solo nell'invio della sequenza di comandi alla sonda, ma anche nel trasmettere le sue splendide foto sulla Terra.

    La rete è stata la spina dorsale delle comunicazioni nello spazio profondo della NASA dal 1963, sostenere regolarmente 39 missioni, con più di 30 missioni NASA in fase di sviluppo. Il team che sta dietro sta lavorando duramente per aumentare la capacità, apportando una serie di miglioramenti alla rete che aiuteranno a far progredire la futura esplorazione dello spazio.

    Gestito dal Jet Propulsion Laboratory della NASA per il programma di comunicazione e navigazione spaziale, con sede presso la sede della NASA all'interno della direzione della missione di esplorazione e operazioni umane, il DSN è ciò che consente alle missioni di tracciare, inviare comandi a, e ricevere dati scientifici da veicoli spaziali lontani.

    Esplora l'enorme antenna DSS-14 di 70 metri (330 piedi) della NASA presso il Goldstone Deep Space Communications Complex a Barstow, California, in questo video a 360 gradi. Oltre a comunicare con i veicoli spaziali in tutto il sistema solare, DSS-14 e altre antenne DSN possono essere utilizzate anche per condurre la scienza radiofonica. Credito:NASA/JPL-Caltech

    La rete consiste in antenne di localizzazione su tre complessi distribuiti uniformemente in tutto il mondo presso il complesso di Goldstone vicino a Barstow, California; a Madrid, Spagna; e a Canberra, Australia. Oltre a sostenere le missioni, le antenne sono regolarmente utilizzate per condurre scienze radio-studiando pianeti, buchi neri, e tracciare oggetti vicini alla Terra.

    "La capacità è una grande pressione, e il nostro programma di potenziamento dell'antenna ci aiuterà. Ciò include la costruzione di due nuove antenne, aumentando il nostro numero da 12 a 14, " ha detto Michael Levesque di JPL, vicedirettore del DSN.

    Aggiornamenti di rete

    A gennaio 2021, il DSN ha accolto in famiglia il suo 13° piatto. Denominato Deep Space Station 56 (DSS-56), questo nuovo piatto di 34 metri di larghezza (112 piedi di larghezza) a Madrid è un'antenna "tutto in uno". Le antenne costruite in precedenza sono limitate nelle bande di frequenza che possono ricevere e trasmettere, spesso limitandoli a comunicare con veicoli spaziali specifici. DSS-56 è stato il primo ad utilizzare l'intera gamma di frequenze di comunicazione del DSN non appena è andato online e può comunicare con tutte le missioni supportate dal DSN.

    Subito dopo aver portato online DSS-56, il team DSN ha completato 11 mesi di aggiornamenti critici alla Deep Space Station 43 (DSS-43), la massiccia antenna di 70 metri (230 piedi) a Canberra. DSS-43 è l'unica parabola nell'emisfero australe con un trasmettitore abbastanza potente, e che trasmette la giusta frequenza, per inviare comandi alla lontana navicella spaziale Voyager 2, che ora è nello spazio interstellare. Con trasmettitori ricostruiti e attrezzature impiantistiche aggiornate, DSS-43 servirà la rete per i decenni a venire.

    "L'aggiornamento del DSS-43 è stato un grande traguardo, e stiamo per occuparci delle prossime due antenne da 70 metri a Goldstone ea Madrid. E abbiamo continuato a fornire nuove antenne per soddisfare la crescente domanda, tutto durante COVID-19, " ha detto Brad Arnold di JPL, responsabile del DSN.

    I miglioramenti fanno parte di un progetto per soddisfare non solo l'accresciuta domanda, ma anche esigenze di missione in evoluzione.

    Le missioni generano sempre più dati rispetto al passato. La velocità dei dati dalle navicelle spaziali profonde è cresciuta di oltre 10 volte dalle prime missioni lunari negli anni '60. Mentre la NASA cerca di inviare esseri umani su Marte, questa necessità di volumi di dati più elevati non farà che aumentare ulteriormente.

    Le comunicazioni ottiche sono uno strumento che può aiutare a soddisfare questa richiesta di volumi di dati più elevati utilizzando i laser per consentire comunicazioni a larghezza di banda più elevata. Nei prossimi anni, La NASA ha in programma diverse missioni per dimostrare le comunicazioni laser che miglioreranno la capacità dell'agenzia di esplorare più lontano nello spazio.

    Nuovi approcci

    La rete si sta anche concentrando su nuovi approcci al modo in cui svolge il proprio lavoro. Ad esempio, per la maggior parte della storia del DSN, ogni complesso era gestito localmente. Ora, con un protocollo chiamato "Follow the Sun, " ogni complesso a turno gestisce l'intera rete durante il turno diurno e poi passa il controllo al complesso successivo alla fine della giornata in quella regione, essenzialmente, una staffetta mondiale che si svolge ogni 24 ore.

    I risparmi sui costi risultanti sono stati alimentati in miglioramenti dell'antenna, e lo sforzo ha anche rafforzato la cooperazione internazionale tra i complessi. "Ogni sito funziona con gli altri siti, non solo durante i periodi di consegna, ma anche sulla manutenzione e sulle prestazioni delle antenne in un dato giorno. Ci siamo davvero trasformati in una rete operativa a livello globale, " disse Levesco.

    La rete ha anche implementato nuovi approcci alla gestione delle comunicazioni nello spazio profondo. Ad esempio, nel passato, se più veicoli spaziali in orbita intorno a Marte avessero bisogno di essere riparati contemporaneamente, la rete dovrebbe puntare un'antenna per veicolo spaziale su Marte, potenzialmente utilizzando tutte le antenne di un dato complesso. Con un nuovo protocollo il DSN può ricevere più segnali da un'unica antenna e dividerli nel ricevitore digitale. "Abbiamo adattato questo dalle implementazioni di telecomunicazioni commerciali a vantaggio dell'efficienza della nostra rete, ", ha detto Arnaldo.

    Un nuovo protocollo aggiuntivo consente agli operatori di supervisionare più attività contemporaneamente. Tradizionalmente, ogni attività spaziale aveva un singolo operatore dedicato. Ora, il DSN utilizza un approccio che sfrutta l'automazione per consentire a ciascun operatore di supervisionare più collegamenti di veicoli spaziali contemporaneamente. Per la prima volta, il DSN può ora automatizzare completamente la sequenza e l'esecuzione dei passaggi di tracciamento, e lo sforzo continuerà ad essere potenziato nel tempo.

    "Il futuro del DSN seguirà lo spirito e la spinta delle missioni scientifiche che stanno volando là fuori. È nostra responsabilità abilitarli. E lo facciamo attraverso le comunicazioni, ", ha detto Arnaldo.


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