Мережа далекого космічного зв'язку НАСА

Розташування основних антен DSN, вид з північного полюса. Будь-який КА на відстані більше 30 000 км від поверхні Землі знаходиться в полі зору як мінімум одного з комплексів DSN.

Супровід апарату в міжпланетному просторі відрізняється від супроводу на навколоземній орбіті. Міжпланетний космічний апарат під час більшої частини своєї місії має прямий контакт з центрами управління на земній поверхні, і для зв'язку з апаратом досить невеликої кількості наземних станцій з широким охопленням. Мережа НАСА використовує лише три основних комплекси, але в них встановлені дуже великі антени, надпотужні передавачі і надчутливі приймачі.

Кордон міжпланетного простору визначається двома різними способами. При першому апарат знаходиться досить далеко від Землі і має потрапляти в поле зору одного з комплексів. Така дистанція становить приблизно 20 — 30 тисяч км від Землі. Цей метод використовували в перші роки після створення DSN і в рамках програми Аполлон[1]. Другий спосіб більш сучасний, він використовується Міжнародним союзом електрозв'язку, який визначає різні смуги частот для глибокого космосу і поблизу Землі. Відповідно до його визначення, далекий космічний простір починається на відстані 2 млн км від поверхні Землі[2]. Зокрема, це означає, що відстань до Місяця і точок Лагранжа L₁ и L₂ системи Земля — ​​Сонце вважається ближнім космосом і на ньому не можна використовувати частоти глибокого космосу.

Попередником DSN можна назвати мережу мобільних станцій спостереження, розгорнутих у січні 1958 року Лабораторією реактивного руху по замовленню армії США в Каліфорнії, Нігерії і Сінгапурі для супроводу першого американського супутника Експлорер-1.[3] При цьому НАСА була офіційно заснована в жовтні 1958 року для об'єднання розрізнених космічних програм армії і ВВС США під початком однієї цивільної організації.[4]

3 грудня 1958 Лабораторія реактивного руху, яка відноситься до армії США, була передана НАСА і призначена на розробку програм дослідження Місяця і планет. Незабаром після цього НАСА розробила концепцію мережі далекого космічного зв'язку, що являє собою незалежну систему, обслуговуючу всі міжпланетні апарати, що дозволяє не створювати нову систему зв'язку для кожного космічного проекту. Дослідження і розробки в цій області також були передані під відомство DSN; таким чином, ця організація стала світовим лідером серед виробників малошумних приймачів, великих параболічних антен, систем супроводу і управління, а також систем цифрової обробки сигналів і космічної навігації.

Зазвичай найбільші антени DSN задіюються тільки при надзвичайних ситуаціях. Для більшості космічних апаратів достатньо використання менших (більш економічних) антен, але при непередбачених обставинах може виникнути проблема з живленням передавача на кораблі, або необхідність абсолютно точно приймати кожне значення телеметрії. Найбільш відомий подібний випадок стався з кораблем Аполлон-13. Через проблеми з живленням і неможливість використання основних антен рівень сигналу виявився занадто низький, що змусило інженерів використовувати найбільші антени мережі і радіотелескоп обсерваторії Паркса в Австралії, і це в кінцевому рахунку врятувало життя астронавтів. Мережа далекого космічного зв'язку НАСА також надає допомогу іншим космічним агентствам в разі надзвичайних ситуацій. Зокрема, космічна програма SOHO була на грані зриву, але космічний апарат вдалося врятувати завдяки використанню найбільших антен DSN.