Più di 50 anni fa, all'alba del volo spaziale umano, i primi coraggiosi astronauti furono in grado di comunicare con gli operatori di controllo missione sulla Terra solo per circa il 15% di ogni orbita. Se questo fosse vero oggi, la Stazione Spaziale Internazionale sarebbe in contatto con il suolo solo per meno di 15 minuti della sua orbita di 90 minuti. Oggi, comunicazioni quasi continue con la stazione spaziale e altre missioni in orbita attorno alla Terra sono possibili attraverso una rete di comunicazione spaziale che consente una copertura delle comunicazioni globali quasi continua per astronauti e missioni robotiche.

I satelliti di rilevamento e trasmissione dati della NASA (TDRS) hanno fornito servizi di comunicazione e navigazione critici alle missioni della NASA come parte della rete spaziale (SN) dal lancio del primo satellite, TDRS-A, nel 1983. Il prossimo satellite della rete, TDRS-M, il lancio è previsto per il 18 agosto 2017. Ai satelliti viene inizialmente assegnata una lettera di designazione, e poi quando raggiungono la loro orbita e diventano operativi, il loro nome cambia da lettera a numero. Con l'aggiunta di TDRS-M alla flotta, essere designato TDRS-13, la SN avrà la capacità di fornire comunicazioni spaziali e supporto alla navigazione a metà degli anni '20.

The Space Network è una rete di comunicazioni costruita e gestita dal Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. Il programma TDRS è stato istituito nel 1973 per ridurre la dipendenza della NASA dalle stazioni di terra in tutto il mondo. Prima di TDRS, missioni spaziali come Skylab (la prima stazione spaziale americana) e lo space shuttle potevano comunicare solo con le loro squadre di terra mentre passavano sopra le antenne della stazione di terra della rete di comunicazione. Questi passaggi sono durati solo pochi minuti, con conseguente comunicazione intermittente.

Una volta che i primi due TDRS sono diventati operativi, La copertura dei veicoli spaziali nell'orbita terrestre bassa è aumentata all'85%. Il 15% scoperto, sopra l'Oceano Indiano, era conosciuta come la "zona di esclusione, " o ZOE. Con la costruzione del Guam Remote Ground Terminal, dichiarato operativo nel 1998, la ZOE è stata chiusa e la copertura della missione in orbita attorno alla Terra è aumentata a oltre il 99 percento di ogni orbita. Questa comunicazione costante è essenziale per le missioni umane e scientifiche della NASA.

Attualmente, ci sono nove TDRS in orbita, posizionato sopra l'Oceano Atlantico, l'Oceano Pacifico e l'Oceano Indiano. Attraverso tre diverse frequenze di onde radio (banda S, banda Ku e banda Ka), TDRS effettua l'uplink e il downlink di oltre il 99 percento dei dati delle missioni della NASA e fornisce dati per la navigazione di tali missioni nell'orbita terrestre bassa. Le diverse frequenze sono in grado di comunicare diverse quantità di dati contemporaneamente. Ka-band, Per esempio, può comunicare il maggior numero di dati alla volta dei tre. I veicoli spaziali trasmettono i loro dati attraverso TDRS alle stazioni di terra che poi inoltrano i dati ricevuti agli scienziati e a coloro che gestiscono la missione per l'analisi e possibili nuove scoperte sull'universo.

Poco dopo il lancio di TDRS-10, La NASA ha stabilito che era necessario il rifornimento della flotta con satelliti aggiuntivi e ha iniziato a lavorare sulla terza generazione:TDRS-11, TDRS-12 e TDRS-M. Sebbene ogni generazione TDRS sia distinta (ad esempio, la seconda e la terza generazione di TDRS forniscono un servizio in banda Ka con velocità di trasmissione dati più elevate rispetto alla prima generazione), sono funzionalmente identici, fornire servizi di comunicazione spaziale affidabili.

La NASA sta attualmente sviluppando la sua architettura di comunicazione spaziale di prossima generazione, comprese le comunicazioni laser, noto anche come comunicazioni ottiche, che codifica i dati su un raggio di luce che viene trasmesso tra veicoli spaziali ed eventualmente ai terminali terrestri. Sia la radio che i laser viaggiano alla velocità della luce, ma i laser viaggiano in una larghezza di banda a frequenza più elevata. Ciò consente loro di trasportare più informazioni rispetto alle onde radio, che è cruciale quando le missioni raccolgono enormi quantità di dati e hanno finestre di tempo ristrette per inviare quei dati sulla Terra.

I dati scientifici ricevuti da TDRS negli ultimi 34 anni hanno fornito informazioni vitali per fare scoperte sul nostro universo. Una scoperta particolarmente degna di nota è stata insignita del Premio Nobel per la fisica nel 2006 per la scoperta del corpo nero e la caratterizzazione della radiazione cosmica di fondo a microonde dalla missione Cosmic Background Explorer (COBE).

Le comunicazioni laser potrebbero essere un passo successivo nelle comunicazioni spaziali per le reti di comunicazione spaziale della NASA, e indipendentemente dalla tecnologia utilizzata, la rete spaziale sarà con la stazione spaziale e più di 40 altre missioni della NASA per gli anni a venire fornendo connettività critica di comunicazione e navigazione 24 ore su 24 e in tutto il mondo.