Quando o rover Mars 2020 Perseverance da NASA pousou no Planeta Vermelho, a Deep Space Network (DSN) da agência estava lá, habilitando a missão de enviar e receber os dados que ajudaram a tornar o evento possível. Quando o OSIRIS-REx coletou amostras do asteróide Bennu no ano passado, o DSN desempenhou um papel crucial, não apenas no envio da sequência de comando para a sonda, mas também na transmissão de suas fotos deslumbrantes para a Terra.

A rede tem sido a espinha dorsal das comunicações do espaço profundo da NASA desde 1963, apoiando 39 missões regularmente, com mais de 30 missões da NASA em desenvolvimento. A equipe por trás disso agora está trabalhando muito para aumentar a capacidade, fazendo uma série de melhorias na rede que ajudarão no avanço da exploração espacial futura.

Gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA para o Programa de Navegação e Comunicações Espaciais, baseado na sede da NASA dentro da Diretoria de Exploração Humana e Missão de Operações, o DSN é o que permite o rastreamento de missões, enviar comandos para, e receber dados científicos de espaçonaves distantes.

A rede consiste em rastrear antenas em três complexos igualmente espaçados ao redor do mundo no complexo Goldstone perto de Barstow, Califórnia; Em Madrid, Espanha; e em Canberra, Austrália. Além de apoiar missões, as antenas são usadas regularmente para conduzir ciência de rádio - estudar planetas, buracos negros, e rastreamento de objetos próximos à Terra.

"A capacidade é uma grande pressão, e nosso programa de aprimoramento de antena vai ajudar nisso. Isso inclui a construção de duas novas antenas, aumentando nosso número de 12 para 14, "disse Michael Levesque do JPL, vice-diretor do DSN.

Atualizações de rede

Em janeiro de 2021, o DSN deu as boas-vindas ao seu 13º prato à família. Nomeada Estação Espacial Profunda 56 (DSS-56), esta nova antena parabólica de 34 metros de largura em Madrid é uma antena "tudo-em-um". Antenas construídas anteriormente são limitadas nas bandas de frequência que podem receber e transmitir, muitas vezes restringindo-os a se comunicarem com espaçonaves específicas. O DSS-56 foi o primeiro a usar toda a gama de frequências de comunicação do DSN assim que ficou online e pode se comunicar com todas as missões que o DSN suporta.

Logo depois de colocar o DSS-56 online, a equipe DSN completou 11 meses de atualizações críticas para a Deep Space Station 43 (DSS-43), a enorme antena de 70 metros (230 pés) em Canberra. DSS-43 é a única antena no hemisfério sul com um transmissor poderoso o suficiente, e que transmite a frequência certa, para enviar comandos para a distante nave espacial Voyager 2, que agora está no espaço interestelar. Com transmissores reconstruídos e equipamentos de instalações atualizados, O DSS-43 servirá à rede nas próximas décadas.

"A atualização do DSS-43 foi uma grande conquista, e estamos a caminho para cuidar das próximas duas antenas de 70 metros em Goldstone e Madrid. E continuamos a fornecer novas antenas para atender à demanda crescente - tudo durante o COVID-19, "disse Brad Arnold do JPL, gerente do DSN.

As melhorias fazem parte de um projeto para atender não apenas ao aumento da demanda, mas também necessidades de missão em evolução.

As missões geram cada vez mais dados do que no passado. A taxa de dados das espaçonaves do espaço profundo cresceu mais de 10 vezes desde as primeiras missões lunares na década de 1960. Enquanto a NASA pretende enviar humanos a Marte, essa necessidade de maiores volumes de dados só aumentará ainda mais.

As comunicações ópticas são uma ferramenta que pode ajudar a atender a essa demanda por volumes de dados mais altos, usando lasers para permitir a comunicação de largura de banda maior. Ao longo dos próximos anos, A NASA tem várias missões planejadas para demonstrar comunicações a laser que irão aumentar a capacidade da agência de explorar mais longe no espaço.

Novas abordagens

A rede também está se concentrando em novas abordagens de como realiza seu trabalho. Por exemplo, durante a maior parte da história do DSN, cada complexo foi operado localmente. Agora, com um protocolo chamado "Siga o Sol, "cada complexo se reveza na operação de toda a rede durante o turno do dia e, em seguida, passa o controle para o próximo complexo no final do dia naquela região - essencialmente, uma corrida de revezamento global que ocorre a cada 24 horas.

A economia de custos resultante foi alimentada em melhorias de antena, e o esforço também fortaleceu a cooperação internacional entre os complexos. "Cada site funciona com os outros sites, não apenas durante os períodos de transferência, mas também na manutenção e no desempenho das antenas em um determinado dia. Nós realmente nos transformamos em uma rede que opera globalmente, "disse Levesque.

A rede também implementou novas abordagens para gerenciar as comunicações do espaço profundo. Por exemplo, no passado, se várias espaçonaves circulando em Marte precisassem de manutenção ao mesmo tempo, a rede teria que apontar uma antena por espaçonave em Marte, potencialmente usando todas as antenas em um determinado complexo. Com um novo protocolo, o DSN pode receber vários sinais de uma única antena e dividi-los no receptor digital. "Adaptamos isso de implementações de telecomunicações comerciais para o benefício de nossa eficiência de rede, "disse Arnold.

Um novo protocolo adicional permite que os operadores supervisionem várias atividades simultaneamente. Tradicionalmente, cada atividade da espaçonave tinha um único operador dedicado. Agora, o DSN usa uma abordagem que aproveita a automação para permitir que cada operador supervisione vários links de espaçonaves simultaneamente. Pela primeira vez, o DSN agora pode automatizar totalmente o sequenciamento e a execução de passes de rastreamento, e o esforço continuará a ser aprimorado com o tempo.

"O futuro do DSN seguirá o espírito e o impulso das missões científicas que estão voando por aí. É nossa responsabilidade capacitá-los. E fazemos isso por meio das comunicações, "disse Arnold.