Надежная связь космос-земля имеет решающее значение для всех миссий — когда астронавты выходят за пределы Международной космической станции для установки нового оборудования и выполнения важного обслуживания, а также для любых других потребностей на орбите.Данные, собранные в космосе, такие как передача видео о выходе в открытый космос, передаются в виде радиосигналов от антенн космических кораблей к гораздо более крупным антеннам на Земле, некоторые из которых имеют диаметр до 230 футов. Оттуда они путешествуют по кабелям под землей или даже под водой в центры обработки данных по всему миру, где ученые собирают и анализируют данные.
С сотнями спутников, работающих на орбите вокруг Земли и в других частях Солнечной системы, легко представить, что каналы связи могут быть перегружены данными со спутников. Чтобы предотвратить это, НАСА управляет и поддерживает три большие сети связи. Расстояние космического корабля от Земли определяет, какую сеть он будет использовать. Космические аппараты в дальних уголках нашей солнечной системы, такие как New Horizons, сразу за Плутоном, общаются через сеть дальнего космоса, а космические аппараты, расположенные ближе к дому, такие как МКС, используют космическую сеть или околоземную сеть.
Космические аппараты, использующие космическую сеть, обмениваются данными с помощью созвездия геостационарных спутников слежения и ретрансляции данных, известных как TDRS. Околоземная сеть состоит из наземных станций, расположенных вокруг Земли.
В то время как космическая сеть обычно обслуживает космические аппараты на низкой околоземной орбите, околоземная сеть может обслуживать космические аппараты на низкой околоземной орбите, геосинхронной орбите и даже на орбите вокруг Луны.Офис программы космической связи и навигации расположен в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне.
Инженеры и техники Центра космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, несут основную ответственность за управление и эксплуатацию космической сети и сети, сближающейся с Землей. Сеть Deep Space Network управляется Лабораторией реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния.Центр сетевой интеграции Годдарда (NIC) является основным операционным центром для координации коммуникаций для миссий, использующих околоземную сеть и космическую сеть.
Возможности включают роботизированные спутниковые миссии, а также все пилотируемые космические полеты. Возможности обслуживания обычно начинаются с предполетных испытаний систем связи космического корабля перед запуском и завершаются запуском и начальными действиями космического корабля на орбите.
Полеты человека в космос являются специальностью NIC. Центр работает в той или иной форме со времен проекта «Меркурий», первой программы НАСА по полетам человека в космос.
Поддержание связи с космическими кораблями, занятыми людьми, имеет важное значение для успеха миссии независимо от того, находится ли он на низкой околоземной орбите или за ее пределами. Сегодня NIC участвует во всех пилотируемых космических полетах и ??регулярно поддерживает МКС, а также грузовые транспортные средства и транспортные средства экипажа, обслуживающие космическую станцию.
NIC будет обеспечивать аналогичную связь и навигацию с новыми коммерческими космическими кораблями для экипажа, которые строятся Boeing и SpaceX.«Связь и навигация для большинства космических аппаратов на низкой околоземной орбите относительно просты», — сказал директор сети пилотируемых космических полетов Марк Северанс, который управляет услугами связи из всех сетей во время полетов человека в космос. Большинство низкоорбитальных космических аппаратов соединяются и поддерживают связь с одной или двумя коммуникационными сетями НАСА.
Будущие исследовательские миссии будут более сложными.«Обычно, когда вы летите за пределы околоземной орбиты, вы запускаете и облетаете Землю пару раз, и вы общаетесь через околоземную сеть и космическую сеть», — сказал Северанс. «Затем вы запускаете большую ракету, вы покидаете околоземную орбиту и не собираетесь возвращаться.
Тогда вы навсегда останетесь в Сети глубокого космоса. космический корабль покидает Землю, но также возвращает переключение между сетями ".Из-за этого будущие исследовательские миссии будут использовать все три сети космической связи НАСА в разное время во время миссии.
Команда NIC должна не только убедиться, что все сети работают правильно, но и чтобы переключение между сетями было организовано для поддержания связи между космическим кораблем и центром управления полетом, когда он покидает Землю или приближается на обратном пути. Эти планы могут быстро измениться из-за осложнений в полете, оставляя команде возможность координировать новый план передачи обслуживания между сетями.Предварительный просмотр возможностей этого типа миссии состоялся во время полетов Orion Exploration Flight Test-1 (EFT-1) в декабре 2014 года. Полет дважды вращался вокруг Земли, чтобы испытать новый космический корабль НАСА Orion, предназначенный для перевозки астронавтов в места назначения в глубоком космосе, в том числе астероид и Марс.
EFT-1 поднял капсулу Ориона в более чем 15 раз дальше от Земли, чем Международная космическая станция, примерно на 3600 миль над поверхностью планеты. Данные, собранные во время полета, помогут доработать проекты Ориона и покажут, как капсула работает во время путешествий в дальний космос и возвращается из них.
Это включает в себя тестирование возможностей связи Orion с космической сетью, за которой наблюдала команда Северанса в NIC.Команда NIC Human Space Flight в Годдарде уже планирует коммуникацию для Exploration Mission-1, первого полета новой ракеты Space Launch System и космического корабля Orion, чтобы продемонстрировать работу интегрированной системы перед первым полетом с экипажем. Северанс сказал, что эта миссия станет самой большой коммуникационной проблемой в ближайшие несколько лет.
Поскольку НАСА снова взлетает в космос за пределы земной орбиты, наследие космической связи, начатое в Годдарде более 50 лет назад, продолжается.Чтобы посмотреть видео — переданное на Землю через NIC — нового командира, передающего контроль над МКС от вернувшегося астронавта Скотта Келли 29 февраля, посетите:https://www.youtube.com/watch?v=p-SzZXTKWS0