Deep Space Network, uno sguardo al futuro della più importante rete di comunicazioni spaziali della NASA

Per chi non lo conoscesse, Deep Space Network è la più importante rete di comunicazioni spaziali della NASA, spina dorsale di tutte le comunicazioni nello spazio profondo della NASA dal 1963, supportando regolarmente 39 missioni, con oltre 30 missioni NASA in fase di sviluppo. Gestito dal Jet Propulsion Laboratory for the Space Communications and Navigation Program della NASA, con sede all’interno della Human Exploration and Operations Mission Directorate, il DSN è ciò che consente alle missioni di tracciare, inviare comandi e ricevere dati scientifici da veicoli spaziali lontani. Per capirci, il Deep Space Network dell’agenzia era lì quando il rover Perseverance è sbarcato su Marte, consentendo alla missione di inviare e ricevere i dati che hanno contribuito a rendere possibile l’evento ed ha svolto un ruolo cruciale quando OSIRIS-REx ha prelevato campioni dell’asteroide Bennu lo scorso anno, consentendo non solo nell’invio della sequenza di comando alla sonda, ma anche la trasmissione delle sue foto sulla Terra.

Ora, il team dietro di esso sta ora lavorando duramente per aumentare la capacità, apportando una serie di miglioramenti alla rete che aiuteranno a far progredire la futura esplorazione spaziale. Attualmente la rete consiste di tre complessi uniformemente distanziati in tutto il mondo: quello di Goldstone in California, Madrid, in Spagna e Canberra, in Australia. Nel gennaio 2021, il DSN ha accolto la sua tredicesima parabola. Chiamata Deep Space Station 56 (DSS-56), è larga 34 metri ed è un’antenna “all-in-one”. Le antenne costruite in precedenza sono limitate nelle bande di frequenza che possono ricevere e trasmettere, spesso limitandole a comunicare con veicoli spaziali specifici. DSS-56 è stata invece la prima a utilizzare l’intera gamma di frequenze di comunicazione del DSN non appena è andata online e può comunicare con tutte le missioni supportate dal DSN.

Poco dopo aver portato DSS-56 online, il team DSN ha completato 11 mesi di aggiornamenti critici alla Deep Space Station 43 (DSS-43), l’enorme antenna da 70 metri di 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 si trova nello spazio interstellare. Con trasmettitori ricostruiti e apparecchiature di strutture aggiornate, DSS-43 servirà la rete per i decenni a venire.

Le missioni generano sempre più dati rispetto al passato. La velocità dei dati provenienti dai veicoli spaziali dello spazio profondo è cresciuta di oltre 10 volte dalle prime missioni lunari nel 1960. Mentre la NASA guarda verso l’invio di 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 domanda di volumi di dati più elevati, utilizzando laser per consentire una comunicazione a larghezza di banda più elevata. Nei prossimi anni, la NASA ha pianificato diverse missioni per dimostrare che le comunicazioni laser sono in grado di migliorare la capacità dell’agenzia di esplorare più lontano nello spazio.

La rete si sta anche concentrando su nuovi approcci al modo in cui fa il suo lavoro. Ad esempio, per la maggior parte della storia del DSN, ogni complesso è stato gestito localmente. Ora, con un protocollo chiamato “Follow the Sun”, ogni complesso a turno gestisce l’intera rete durante il proprio turno di giorno e poi passa il controllo al complesso successivo alla fine della giornata in quella regione – essenzialmente, una staffetta globale che si svolge ogni 24 ore.

La rete ha anche implementato nuovi approcci alla gestione delle comunicazioni nello spazio profondo. Ad esempio, in passato, se più veicoli spaziali che girano intorno a Marte dovevano essere revisionati contemporaneamente, la rete avrebbe dovuto puntare un’antenna per veicolo spaziale su Marte, potenzialmente utilizzando tutte le antenne in un dato complesso. Con un nuovo protocollo, il DSN può ora ricevere più segnali da una singola antenna e dividerli nel ricevitore digitale.

Infine, un nuovo protocollo aggiuntivo consente ora agli operatori di supervisionare più attività contemporaneamente. Tradizionalmente, ogni attività del veicolo 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.