50 Jahre später kommuniziert diese Antenne aus der Apollo-Ära immer noch mit Voyager 2

Seit über 50 Jahren Weltraumstation 43 ist für Raumsonden ein unschätzbares Werkzeug bei der Erforschung unseres Sonnensystems und auf dem Weg ins Jenseits. Die DSS-43-Funkantenne befindet sich unter Canberra Deep Space Communications Complexin der Nähe von Canberra, Australien, hält die Kommunikationslinie zwischen Menschen und Sonden offen NASA Missionen.

Heute werden mehr als 40 Prozent aller Daten von Himmelsforschern abgerufen, darunter Reisende, Neue Horizonteund das Rover Curiosity auf dem Marsgeht über DSS-43.

„Als Australiens größte Antenne hat DSS-43 die bidirektionale Kommunikation mit Dutzenden von Roboter-Raumfahrzeugen ermöglicht“, sagte der designierte IEEE-Präsident. Kathleen Kramer während einer Zeremonie erklärt, bei der die Antenne als anerkannt wurde IEEE-Meilenstein. Es unterstützte Missionen, so Kramer, „aus dem Apollo-Programm und den Mars-Erkundungsrovern der NASA, wie z Geist Und Gelegenheit auf der großen Reise der Voyager durch das Sonnensystem.

„Tatsächlich“, sagte sie, „ist es die einzige Antenne auf der Erde, mit der man kommunizieren kann.“ Reisender 2.“

Warum die NASA DSS-43 brauchte

Den wechselseitigen Kontakt mit Raumfahrzeugen aufrechtzuerhalten, die Milliarden von Kilometern durch das Sonnensystem rasen, ist keine leichte Aufgabe. NASA-Forscher Labor für Strahlantriebe, in Pasadena, Kalifornien, wusste, dass die Kommunikation mit Weltraumsonden eine Parabolantenne von beispielloser Präzision erfordern würde. 1964 bauten sie den DSS-42, den Vorgänger des DSS-43, zur Unterstützung des Raumschiff Mariner 4denn es gelang im Juli 1965 der allererste erfolgreiche Vorbeiflug am Mars. Die Antenne hatte eine Schüssel mit einem Durchmesser von 26 Metern. Zusammen mit zwei weiteren Antennen von JPL und Spanien hat DSS-42 die ersten Nahaufnahmen des Mars aufgenommen. Der DSS-42 wurde im Jahr 2000 ausgemustert.

NASA-Ingenieure sagten voraus, dass die Raumfahrtbehörde für Missionen jenseits des Mars empfindlichere Antennen benötigen würde. Deshalb begannen sie 1969 mit der Arbeit an der DSS-43, die über eine Schüssel mit einem Durchmesser von 64 Metern verfügte.

DSS-43 wurde im Dezember 1972 in Betrieb genommen, gerade rechtzeitig, um die von Apollo 17 gesendeten Video- und Audioübertragungen von der Mondoberfläche zu empfangen. Es hatte eine größere Reichweite und Empfindlichkeit als das DSS-42, selbst nachdem die Satellitenschüssel des 42 Anfang der 1980er Jahre modernisiert wurde.

Die Kluft zwischen den Fähigkeiten der beiden Antennen vergrößerte sich 1987, als DSS-43 im Vorfeld der Begegnung von Voyager 2 mit dem Planeten Neptun im Jahr 1989 mit einer 70-Meter-Antenne ausgestattet wurde.

DSS-43 war seitdem von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung des Kontakts mit der Weltraumsonde.

Die Größe des Gerichts ist nicht das einzige bemerkenswerte Merkmal. Der Hersteller der Schale hat großen Wert darauf gelegt, dass die Oberfläche keine Unebenheiten oder rauen Kanten aufweist. Je glatter die Oberfläche der Schüssel ist, desto besser fokussiert sie die einfallenden Wellen auf den Signaldetektor, was zu einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis führt.

Der DSS-43 bietet eine Ausrichtungsgenauigkeit von 0,005 Grad (18 Bogensekunden), was wichtig ist, um sicherzustellen, dass er direkt auf den Empfänger eines entfernten Raumfahrzeugs gerichtet ist. Voyager 2 sendet mit einem 23-Watt-Radio. Aber bis die Signale die Entfernung von Milliarden Kilometern zwischen der Heliopause und der Erde zurücklegen, ist ihre Leistung auf ein Niveau gesunken, das 20 Milliarden Mal schwächer ist als das, was zum Betrieb einer Digitaluhr erforderlich wäre. Um nützliche Informationen aus Übertragungen zu sammeln, ist die Erfassung aller Störsignale von entscheidender Bedeutung.

Die Antenne verfügt über einen Sender mit einer Leistung von 400 Kilowatt und einer Strahlbreite von 0,0038 Grad. Ohne das Upgrade von 1987 würden Signale, die von DSS-43 an ein Raumschiff gesendet werden, das sich außerhalb des Sonnensystems bewegt, ihr Ziel wahrscheinlich nie erreichen.

Das Deep Space Network der NASA

Der Canberra Deep Space Complex, in dem sich DSS-43 befindet, ist eine von drei solchen Trackingstationen, die von JPL betrieben werden. Die anderen beiden sind DSS-11 auf der Ebene Goldstone Deep Space Communications Complex in der Nähe von Barstow, Kalifornien, und DSS-63 bei Madrider Weltraumkommunikationskomplex in Robledo de Chavela, Spanien. Zusammen bilden die Einrichtungen das Deep Space Network empfindlichstes wissenschaftliches Telekommunikationssystem auf dem Planeten, laut NASA. Das Netzwerk verfolgt jederzeit Dutzende Raumfahrzeuge, die wissenschaftliche Missionen durchführen. Die drei Installationen sind etwa 120 Grad Länge voneinander entfernt. Durch die strategische Platzierung wird sichergestellt, dass während der Erdrotation mindestens eine der Antennen Sichtlinie zu einem verfolgten Objekt hat, zumindest für diejenigen, die sich in der Nähe der Ebene des Sonnensystems befinden.

Aber DSS-43 ist das einzige Mitglied des Trios, das dazu in der Lage ist Kontakt mit Voyager 2 aufrechterhalten. Seit ihrem Vorbeiflug am Neptunmond Triton im Jahr 1989 folgt Voyager 2 einer Flugbahn unterhalb der Planetenebene, so dass sie mit Radioantennen auf der Nordhalbkugel der Erde keine direkte Sicht mehr hat.

Um sicherzustellen, dass das DSS-43 weiterhin die längsten Ferngespräche führen kann, wurde die Antenne im Jahr 2020 einer Reihe von Updates unterzogen. Ein neuer X-Band-Konus wurde installiert. DSS-43 überträgt Funksignale im X- (8 bis 12 Gigahertz) und S-Band (2 bis 4 GHz); Es kann Signale in den Bändern X, S, L (1 bis 2 GHz) und K (12 bis 40 GHz) empfangen. Auch die Richtgenauigkeit des Spiegels wurde geprüft und rezertifiziert.

Sobald die Aktualisierungen abgeschlossen waren, wurden die Testbefehle an Voyager 2 gesendet. Nach etwa 37 Stunden erhielt DSS-43 eine Antwort von der Raumsonde, die bestätigte, dass es den Anruf erhalten und die Testbefehle problemlos ausgeführt hatte.

DSS-43 leitet immer noch Signale zwischen der Erde und Voyager 2 weiter, die 2018 die Heliopause passierte und sich nun etwa 20 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt befindet.

[From left] Lance Fung, Direktor der IEEE Region 10, Kevin Furguson, die designierte IEEE-Präsidentin Kathleen Kramer und Ambarish Natu, ehemaliger Präsident der IEEE Australian Capital Territory Section, bei der Zeremonie zur Einweihung des IEEE-Meilensteins im Canberra Deep Space Communications Complex in Australien. Furguson ist der Resortmanager.Ambarish Natu

Andere wichtige Missionen

DSS-43 spielte auch eine entscheidende Rolle bei Missionen näher an der Erde, einschließlich denen der NASA. Wissenschaftslabor auf dem Mars Abtretung. Als die Raumfahrtbehörde schickte NeugierDSS-43, ein Rover in der Größe eines Golfwagens, der 2011 den Gale-Krater und den Mount Sharp auf dem Mars erkunden sollte, folgte Curiosity auf seinem siebenminütigen Abstieg in die Marsatmosphäre. Es dauerte etwa 20 Minuten, bis die Funksignale die 320 Millionen Kilometer lange Distanz zwischen Mars und Erde zurücklegten, und dann verkündete DSS-43 die gute Nachricht: Der Rover war sicher gelandet und einsatzbereit.

„Die NASA plant, zukünftige Generationen von Astronauten vom Mond zum Mars zu schicken, und DSS-43 wird eine wichtige Rolle als Teil des Deep Space Network der NASA spielen“, heißt es Ambarish Natuein hochrangiges Mitglied des IEEE und ehemaliger Präsident des IEEE-Abschnitt des Australian Capital Territory (ACT).

DSS-43 wurde mit einem ausgezeichnet IEEE-Meilenstein im März bei einer Zeremonie im Canberra Deep Space Communication Complex.

„Dies ist die zweite IEEE Milestone-Anerkennung in Australien und die erste für ACT.“ Lance Fung, sagte der Direktor der IEEE Region 10 während der Zeremonie. In der Anlage ist jetzt eine Gedenktafel angebracht, die diese Technologie würdigt. Es liest:

Die Deep Space Station 43 (DSS-43) wurde 1972 erstmals in Betrieb genommen und 1987 modernisiert. Sie ist eine steuerbare Parabolantenne, die die Mondmission Apollo 17, die Viking-Lander auf dem Mars, die Planetensonden Pioneer und Mariner sowie die Begegnungen mit der Voyager unterstützte mit Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Die Planung zahlreicher Roboter- und Menschenmissionen zur Erkundung des Sonnensystems und darüber hinaus umfasste DSS-43 für wichtige Kommunikation und Verfolgung im Deep Space Network der NASA.

Verwaltet von der IEEE History Center Das von Spendern unterstützte Milestone-Programm würdigt außergewöhnliche technische Entwicklungen auf der ganzen Welt. Die IEEE Australian Capital Territory Section hat die Nominierung gesponsert.