Mais de 50 anos atrás, no alvorecer do voo espacial humano, os primeiros astronautas corajosos só foram capazes de se comunicar com operadores de controle de missão na Terra por cerca de 15 por cento de cada órbita. Se isso fosse verdade hoje, a Estação Espacial Internacional só ficaria em contato com o solo por menos de 15 minutos fora de sua órbita de 90 minutos. Hoje, comunicações quase contínuas com a estação espacial e outras missões em órbita da Terra são possíveis por meio de uma rede de comunicações baseada no espaço, permitindo uma cobertura de comunicações globais quase contínua para astronautas e missões robóticas semelhantes.

Os satélites de rastreamento e retransmissão de dados (TDRS) da NASA forneceram serviços essenciais de comunicação e navegação para as missões da NASA como parte da Rede Espacial (SN) desde o lançamento do primeiro satélite, TDRS-A, em 1983. O próximo satélite da rede, TDRS-M, está programado para lançamento em 18 de agosto, 2017. Os satélites recebem inicialmente uma designação de letra, e então quando eles alcançam sua órbita e se tornam operacionais, seu nome muda de uma letra para um número. Com a adição do TDRS-M à frota, a ser designado TDRS-13, o SN terá a capacidade de fornecer comunicações espaciais e suporte de navegação em meados da década de 2020.

A Rede Espacial é uma rede de comunicações construída e operada pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. O programa TDRS foi estabelecido em 1973 para reduzir a dependência da NASA de estações terrestres em todo o mundo. Antes do TDRS, missões espaciais como a Skylab (a primeira estação espacial da América) e o ônibus espacial só podiam se comunicar com suas equipes de solo enquanto passavam por cima das antenas da estação terrestre da rede de comunicações. Esses passes duraram apenas alguns minutos, resultando em comunicação intermitente.

Uma vez que os dois primeiros TDRS se tornaram operacionais, a cobertura da espaçonave em órbita baixa da Terra aumentou para 85 por cento. Os 15 por cento descobertos, acima do Oceano Índico, era conhecida como a "zona de exclusão, "ou ZOE. Com a construção do Terminal Terrestre Remoto de Guam, declarado operacional em 1998, o ZOE foi fechado e a cobertura da missão em órbita terrestre aumentou para mais de 99 por cento de cada órbita. Essa comunicação constante é essencial para as missões humanas e científicas da NASA.

Atualmente, existem nove TDRS em órbita, posicionado acima do Oceano Atlântico, o Oceano Pacífico e o Oceano Índico. Através de três frequências diferentes de ondas de rádio (banda S, Banda Ku e banda Ka), O TDRS faz uplinks e downlinks de mais de 99 por cento dos dados de missão da NASA e fornece dados para navegar nessas missões na órbita baixa da Terra. As diferentes frequências são capazes de comunicar diferentes quantidades de dados ao mesmo tempo. Banda Ka, por exemplo, pode comunicar a maioria dos dados em um dos três. A nave espacial envia seus dados através do TDRS para estações terrestres que, então, enviam os dados recebidos aos cientistas e aqueles que operam a missão para análise e possíveis novas descobertas sobre o universo.

Logo após o lançamento do TDRS-10, A NASA determinou que o reabastecimento da frota com satélites adicionais era necessário e começou a trabalhar na terceira geração:TDRS-11, TDRS-12 e TDRS-M. Embora cada geração de TDRS seja distinta (por exemplo, a segunda e terceira gerações de TDRS fornecem serviço de banda Ka com taxas de dados mais altas do que a primeira geração), eles são funcionalmente idênticos, Fornecimento de serviços fiáveis ​​de comunicação espacial.

A NASA está atualmente desenvolvendo sua arquitetura de comunicações espaciais de próxima geração, incluindo comunicações a laser, também conhecido como comunicações ópticas, que codifica dados em um feixe de luz que é transmitido entre as espaçonaves e, eventualmente, para os terminais da Terra. Tanto o rádio quanto os lasers viajam à velocidade da luz, mas os lasers viajam em uma largura de banda de alta frequência. Isso permite que transportem mais informações do que ondas de rádio, o que é crucial quando as missões coletam grandes quantidades de dados e têm janelas estreitas de tempo para enviar esses dados de volta à Terra.

Os dados científicos recebidos do TDRS nos últimos 34 anos forneceram uma visão vital para fazer descobertas sobre o nosso universo. Uma descoberta particularmente notável recebeu o Prêmio Nobel de Física em 2006 pela descoberta e caracterização do corpo negro da radiação cósmica de fundo em microondas da missão Cosmic Background Explorer (COBE).

As comunicações a laser podem ser um próximo passo nas comunicações espaciais para as redes de comunicações espaciais da NASA, e não importa a tecnologia utilizada, a Rede Espacial estará com a estação espacial e mais de 40 outras missões da NASA nos próximos anos, fornecendo navegação crítica e conectividade de comunicação 24 horas por dia e em todo o mundo.