شبکه فضای عمیق

شبکه فضای عمیق (Deep Space Network) یا DSN یک شبکه بین المللی از آنتن ها است که برای ارتباط با فضاپیماها در ماموریت های بین سیاره ای و همچنین مشاهدات رادیویی نجومی به کار می رود. این شبکه، ارتباطات مدار زمین را هم پشتیبانی می کند.

در حال حاضر (2015) شبکه DSN شامل سه مجموعه آنتن است که در سه نقطه جهان نصب شده اند. این سه نقطه عبارتند از :

1. مرکز شماره ۱: گلدستون در بیابان موجاوی در کالیفرنیا

2. مرکز شماره ۲: در ۶۰ کیلومتری مادرید اسپانیا

3. مرکز شماره ۳: در ۴۰ کیلومتری کانبرا در استرالیا

محل های نصب آنتن ها بر روی کره زمین

موقعیت آنها تقریبا در وضعیت زاویه 120 درجه نسبت به هم قرار دارد. یک فضاپیما در هر کجای فضا که باشد در هر ساعت از شبانه روز حداقل در میدان دید یکی از این سه مرکز قرار می گیرد و بنابراین ارتباط با آن به طور مداوم امکان پذیر خواهد بود.

این آنتن ها در سرزمین های نیمه کوهستانی و گود قرار گرفته اند تا از اثرات تداخل فرکانسی جلوگیری شود. هر مجموعه حداقل شامل ۴ آنتن با سیستم های دریافت بسیار حساس است:

• یک آنتن با کارایی بالا با قطر ۳۴ متر
• یک آنتن هدایت پرتو با قطر ۳۴ متر
• یک آنتن با قطر ۲۶ متر
• یک آنتن با قطر ۷۰ متر

در همه این ایستگاه ها، یک مرکز پردازش سیگنال از راه دور آنتن ها را کنترل می کند. بعد از دریافت اطلاعات در هر ایستگاه، داده ها برای پردازش بیشتر به آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا (JPL) ارسال می شوند.

 

آنتن های شبکه فضای عمیق در گلدستون کالیفرنیا

 

  

آنتن های شبکه فضای عمیق در مادرید اسپانیا

تحقیقات ناسا در مورد منظومه شمسی عمدتا از طریق فضاپیماهای بدون سرنشین با هدایت خودکار انجام می شود. شبکه فضای دور دست امکان ارتباط دوطرفه برای هدایت این فضاپیماها و دریافت تصاویر و اطلاعات جمع آوری شده به وسیله آنها را فراهم می آورد. این آنتن ها و سیستمهای مربوطه آنها می توانند وظایف زیر را انجام دهند:

• دریافت داده ها از فضاپیماها
• ارسال فرمان به فضاپیماها
• ردگیری سرعت و موقعیت فضاپیماها
• انجام مشاهدات تداخل سنجی طولانی مدت
• اندازه گیری تغییرات امواج رادیویی برای آزمایشات علوم رادیویی
• جمع آوری داده های علمی
• نظارت و کنترل بر عملکرد شبکه

در هر مجموعه هر آنتن وظیفه خاصی را انجام می دهد.

آنتن با قطر 70 متر

هر یک از سایت های شبکه فضای عمیق به یک آنتن با قطر 70 متر مجهز هستند. این آنتن های بزرگترین و حساس ترین آنتن های این شبکه هستند و قادر به ردگیری یک فضاپیما در فاصله ده ها میلیارد کیلومتری هستند.

نمای جلوی آنتن 70 متری مرکز گلدستون

وزن هر یک از این آنتن ها (بدون پایه) حدود 2700 تن و مساحت سطح آن 3850 متر مربع است.

این آنتن در مرکز گلدستون که به آنتن مریخ موسوم است تا قبل از سال 1988 دارای قطر 64 متر بود و اولین بار برای ردگیری فضاپیمای مارینر 4 در سفر به مریخ به کار رفت. به خاطر قطر کم آنتن ها و ضعیف بودن سیگنال ها بعد از مدتی این فضاپیما در سال 1965 از کنترل خارج شد و از دست رفت. در سال 1988 برای ردگیری فضاپیمای ویجر 2 که به نپتون رسیده بود، قطر این آنتن از 64 به 70 متر ارتقا داده شد.

این آنتن ها قابلیت دریافت امواج در باند L، S، و X و ارسال امواج در باند S و X را دارا هستند. ارسال کننده 20 کیلوواتی در باند S برای ارتباطات عادی فضاپیماها به کار می رود. یک فرستنده 400kw در باند x در مرکز کانبرا برای ارتباط با فضاپیماهای ویجر و همچنین ارسال دستورات اضطراری نصب شده است.

هنگامی که از توان بالاتر از 100 کیلووات استفاده می شود می بایست هماهنگی های ویژه ای از نظر امور هوافضایی انجام شود. در هیچ شرایطی نباید فرستنده 400 کیلوواتی در زاویه ای کمتر از 17 درجه نسبت به سطح افق مورد استفاده قرار گیرد. همچنین هیچ کدام از آنتن ها اجازه ارسال امواج با هر توانی در زاویه ای کمتر از 10 درجه نسبت به افق ندارند.

همه آنتن های 70 متری به تجهیزات دریافت امواج در باند X مجهز هستند.

آنتن با قطر 26 متر

این آنتن برای ردیابی ماهواره های مدار زمین استفاده می شود، که بسیاری از آنها در مدارهایی با ارتفاع بین 160  تا 1000 کیلومتر از سطح زمین هستند.

حداکثر سرعت ردیابی این آنتن ها سه درجه در هر ثانیه است. آنتن های 26 متری در اصل برای پشتیبانی از ماموریت های سرنشین دار آپولو به ماه بین سالهای 1967 و 1975 ساخته شدند.

منبع: سایت ناسا