DSN – a mélyűri hálózat
A NASA Mélyűri Hálózata, vagyis a Deep Space Network a világ legnagyobb és legkifinomultabb tudományos távközlési rendszere, melyet a NASA Jet Propulsion Laboratory működtet. Igen, az a JPL, aminek szellemi atyjaként az a Kármán Tódor (Theodore von Kármán, született Kármán Tivadar Mihály; Budapest, 1881. május 11. – Aachen, 1963. május 6.) magyar gépészmérnök, alkalmazott matematikus, fizikus tekinthető, aki kiszámolta a világűr „határát” (Kármán – vonal). A JPL kezdeti rakétakísérleteinek pedig a Caltech (California Institute of Technology, vagyis a Kaliforniai Műszaki Egyetem) adott otthont.
Hivatalosan 1943 – ban alakult meg a JPL az amerikai hadsereg finanszírozásával. A hadsereggel közös projektként hozták létre 1958 januárjában a DSN elődjét, ami az első amerikai űrszonda adatait vette, az Explorer – 1 – ét. Ehhez hordozható, rádiókövető állomásokat telepítettek Nigériába, Szingapúrba és Kaliforniába.
Az 1958 – ban megalakult NASA – hoz ugyanezen év decemberében olvadt be a JPL. A NASA felismerte, hogy sokkal egyszerűbb lenne, ha egy átfogó, kiterjettebb hálózat lenne kiépítve, ami minden projekthez alkalmas ahelyett, hogy minden projekthez külön kommunikációs eszközöket vásárolna, működtetne. 1963. december 24 – én a JPL Deep Space Information Facility nevű létesítményét Deep Space Network névre keresztelték, ezzel kiemelve kibővült szerepét.
Az állomások
Három, egymástól egyenlő, 120° – os távolságra lévő állomásokból áll, melyek hatalmas rádióantennákat működtetnek, így minden irányba, minden irányból folyamatosan biztosítható a kapcsolat rádiójelekkel. A helyszínek stratégiai elhelyezése teszi lehetővé a folyamatos kommunikációt az űreszközeinkkel, bolygónk forgásával számolva. Így mielőtt egy távoli űreszköz a horizontunk alá „süllyedne” az egyik DSN állomásnál, egy másik helyszín veszi fel az adott űreszköz jelét, és folytatja a kommunikációt vele.
A három állomás:
- USA, California – Goldstone Deep Space Communication Complex
Jelenleg 4 aktív antennával működik. A legrégebben működő antennája a D – 14 1966 – ban épült, ám bővítésen esett át a Voyager projekthez 1988 – ban. A 64 méteres antennából 70 méteres lett. - Spanyolország, Madrid – Madrid Deep Space Communication Complex
Jelenleg 6 aktív rádióantennával működik. A legrégebben működő antennája a DSS – 63 1973 óta működik. A tányér átérője 70 méter. - Ausztrália, Canberra – Canberra Deep Space Communication Complex
Jelenleg 4 aktív rádióantennával működik. A legrégebbi a DSS – 43, ami 1977 óta működik. A tányér átmérője 70 méter.
Miért pont rádióhullám?
A rádióhullámok a legalkalmasabbak a mélyűrben való kommunikációhoz, tulajdonságai miatt.
A rádióhullám a fény, azaz az elektromágneses sugárzás 3 Hz – nél nagyobb 300 GHz – nél kisebb tartománya. A nagy frekvenciájú rádióhullám képes áthatolni a Föld atmoszféráján, míg a kisebb visszaverődik. Csupán jelentéktelen mértékben gyengíti a vákuum, kozmikus por, jó néhány anyag, mert ezeken képes áthatolni. Így nagy frekvencián szinte akadálytalanul képes hatalmas távolságokat megtenni és rengeteg mennyiségű információ hordozására képes. Nem utolsó sorban pedig, viszonylag egyszerű technológiát igényel a jel küldéséhez és fogadásához egyaránt.
Működés
A Mélyűr Hálózat tehát a rádiójelek útján veszi, dolgozza fel, dekódolja és terjeszti űreszközeink telemetria adatait. Ezek az adatok tudományos és mérnöki információk sokasága.
A DSN Command System segítségével irányítják űreszközeinket. A parancsokat kódolt, tömörített számítógépes fájlokként küldik el. A követés a DSN Tracking System – el zajlik. Ez két irányú kommunikációt biztosít a földi berendezések és az űreszközök között. Folyamatos mérések által teszi lehetővé a rendszer az űreszköz helyének és sebességének meghatározását.
A DSN sokkal több, mint nagy antennák gyűjteménye, nem csupán a mélyűri kommunikációra alkalmas. Radar- (pl.: aszteroidák feltérképezése) és rádiócsillagászati (pl.: kvazár, pulzár) megfigyelésekre is használják. Maga a rendszer is egy tudományos, újabb és újabb fejlesztésre alkalmas „eszköz”. A rádiójelek átvitele és vétele közötti változásait is vizsgálják, amik sok hasznos információt szolgáltathatnak a Naprendszer távoli helyeiről. Ilyen volt például a Szaturnusz gyűrűinek szondázása, a bolygók és holdak belső szerkezetének feltárása, valamint a relativitáselmélet tesztelése.
Nem utolsó sorban a DSN üzemelteti a Goldstone Solar System Radar – t, a világ egyetlen bolygóradarrendszerét, amely számos bolygótudományi vizsgálatot végez, és a NASA bolygóvédelmi tevékenységének kritikus eleme.
Vészhelyzetek
Alapvetően nem emberes küldetésekhez használjuk a DSN – t, ám az Apollo – program küldetései során folyamatosan segítette az elsődleges kommunikációhoz kiépített Manned Space Flight Network munkáját. Ilyen volt a Holdra szállás közvetítése, extra antennák biztosítása, és a vészhelyzetbe került Apollo – 13 – as küldetés során biztosította a hálózatot a gyors, hatékony kommunikációhoz. Ugyanis, alapjában normál működéskor az űrjármű a kisebb teljesítményű antennákhoz csatlakozik. Azonban, minden űrjármű, ha vészhelyzetet érzékel, automatikusan a nagy teljesítményű DSN rendszerére küldi vészjelét a gyors kommunikáció és a telemetria adatok azonnali kinyerése érdekében, mely kritikus jelentőséggel bír az űrhajó helyzetének, állapotának felméréséhez és a helyreállítás megtervezéséhez.
A DSN a legstabilabb és leghatékonyabb, amely képes kommunikációs védőhálóként szolgálni minden kint lévő űreszközeink, emberes küldetéseink számára.
Follow the Sun
Kövesd a Napot. 2017 – ig a komplexumok egyidejűleg napi három műszakban, antennánként egy operátorral működtek a nap 24 órájában, a hét minden napján. A Follow the Sun nevű projekt leegyszerűsítette ezt, globális szintre emelve a projektet. 2017. november 6. éjféltől GMT (nov. 5., 19:00 EST) kezdődően az egyes helyszínek saját időzónái szerinti nappali műszakban vezérlik a teljes hálózatot.
A canberrai csapat GMT éjféltől reggel 6 óráig. A madridi csapat GMT reggel 6 órától 14 óráig, a Goldstone csapata GTM 14 órától vette át. GMT 10 óráig, majd Canberra vette át az irányítást és így tovább.
A Földhöz közelebbi küldetésekhez nem minden esetben a DSN – t terhelik. Vannak egyéb rádióhálózatok és ilyen célokra felküldött műholdjaink is.
Jelen – Jövő
Örök probléma a fejlesztés. Emellett nagyobb és még több antennára lenne szüksége a hálózatnak a megnövekedett, nagyobb forgalmat igénylő (Artemis) és határidőn túl tartó (Voyagerek), megörökölt küldetések számára. Minden antenna a Földön található, így a kommunikáció távolabbi eszközeinkkel több időt vesz igénybe, amin jelentős mértékben csökkentene, ha a világűrben is elhelyeznénk további telekommunikációs eszközöket, „átjátszókat”. Volt is egy ilyen a marsi küldetésekhez, amit töröltek: Mars Telecommunications Orbiter.
Azon dolgozik a NASA például, hogy a geocentrikus pályán túlra tartó űreszközöket más rendszerrel kapcsolják össze és a holdi küldetésekhez külön rendszert építsen ki itt a Földön, ezzel tehermentesítve a DSN – t.
ITT követheted nyomon a hálózat aktuális állapotát az antennákkal. Az adatok 5 másodpercenként frissülnek.
Be a Nerdy Bird!
Amennyiben tetszett a cikk és van Instagram fiókod, kérlek nyomj egy szívet visszajelzésként az alábbi posztra. =)
