La Red de Espacio Profundo de la NASA en continuo desarrollo

El DSN se está actualizando para comunicarse con más naves espaciales que nunca y para adaptarse a las necesidades cambiantes de las misiones.

Cuando el rover Mars 2020 Perseverance de la NASA aterrizó en el Planeta Rojo, la Red de Espacio Profundo (DSN) de la agencia fue la que permitió que la misión enviara y recibira los datos que ayudaron a hacer posible el evento. Cuando OSIRIS-REx tomó muestras del asteroide Bennu el año pasado, el DSN jugó un papel crucial, no solo en el envío de la secuencia de comandos a la sonda, sino también en la transmisión de sus impresionantes fotos a la Tierra.

La Red ha sido la columna vertebral de las comunicaciones con el espacio profundo de la NASA desde 1963, siguiendo 39 misiones con regularidad, y con más de 30 misiones de la NASA en desarrollo. El equipo ahora está trabajando arduamente para aumentar la capacidad, realizando una serie de mejoras en la Red que ayudarán a avanzar en la exploración espacial futura.

Administrada por el Jet Propulsion Laboratory para el Space Communications and Navigation Program, con sede en la Human Exploration and Operations Mission Directorate de la NASA, el DSN es lo que permite poder rastrear, enviar comandos y recibir datos científicos de misiones con naves espaciales lejanas.

La Red cuenta con tres complejos distribuidos uniformemente alrededor del mundo en el complejo Goldstone cerca de Barstow, California; en Madrid, España; y en Canberra, Australia. Además de la comunicación con las misiones, las antenas se utilizan para realizar radioastronomía: estudiar planetas, agujeros negros y rastrear objetos cercanos a la Tierra. “Nuestro programa de mejora de antenas ayudará a la presión que supone disponer de la máxima capacidad en la Red. Esto incluye la construcción de dos nuevas antenas, aumentando nuestro número de 12 a 14”, dijo Michael Levesque de JPL, subdirector de DSN.

En este vídeo se muestra la enorme antena DSS-14 de 70 metros de la NASA en el Complejo de Comunicaciones con el Espacio Profundo de Goldstone en Barstow, California. Además de comunicarse con naves espaciales en todo el sistema solar, la DSS-14 y otras antenas DSN también se pueden utilizar para realizar radioastronomía.
En España contamos con su antena gemela, la DSS-63, ubicada en el Complejo de Comunicaciones con el Espacio Profundo de Madrid, en el término municipal de Robledo de Chavela.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Actualizaciones de la Red

En enero de 2021, el DSN dio la bienvenida a su plato número 13 a la familia. Denominada Deep Space Station 56 (DSS-56), esta nueva antena parabólica de 34 metros de ancho, en Madrid, es una antena “todo en uno”. Las antenas construidas previamente están limitadas en las bandas de frecuencia que pueden recibir y transmitir, lo que a menudo las restringe a comunicarse con naves espaciales específicas. La DSS-56 fue la primera en utilizar la gama completa de frecuencias de comunicación de DSN, tan pronto como se conectó ya puede comunicarse con todas las misiones objetivo del DSN.

Poco después de poner en línea la DSS-56, el equipo del DSN completó 11 meses de actualizaciones a la DSS-43, la enorme antena de 70 metros del Complejo de Canberra. La DSS-43 supone el único plato en el hemisferio sur con un transmisor lo suficientemente potente y que transmite la frecuencia correcta, para enviar comandos a la distante nave espacial Voyager 2, que ahora se encuentra en el espacio interestelar. Con transmisores reconstruidos y equipos de instalaciones mejorados, la DSS-43 servirá a la red durante las próximas décadas.

“La actualización de la DSS-43 fue un gran logro, y estamos en camino de realizar lo mismo con las antenas de 70 metros de Goldstone y Madrid. Continuamos entregando nuevas antenas para abordar la creciente demanda, y todo durante el COVID-19”, dijo Brad Arnold, gerente del DSN de JPL.

Las mejoras son parte de un proyecto para satisfacer no solo la mayor demanda, sino también las necesidades cambiantes de las misiones. Las misiones generan más datos que en el pasado. La tasa de datos de las naves espaciales del espacio profundo ha crecido más de 10 veces desde las primeras misiones lunares en la década de 1960. A medida que la NASA se prepara para el envío de humanos a Marte, esta necesidad de mayores volúmenes de datos aumentará aún más.

En DSN Now se encuentra disponible la información de las comunicaciones a tiempo real con las misiones de espacio profundo.

Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Las comunicaciones ópticas son una herramienta que puede ayudar a satisfacer esta demanda de mayores volúmenes de datos mediante el uso de láseres para permitir una comunicación de mayor ancho de banda. Durante los próximos años, la NASA tiene planeadas varias misiones para demostrar que las comunicaciones láser mejorarán la capacidad de la agencia para explorar aún más lejos en el espacio.

Nuevos enfoques 

La Red también se está enfocando en actualizaciones del desarrollo del trabajo. Por ejemplo, durante la mayor parte de la historia del DSN, cada complejo se operó localmente. Ahora, con un protocolo llamado “Follow the Sun”, cada complejo se turna para ejecutar toda la red durante su turno de día y luego, al final del día, cede el control al siguiente es, básicamente, una carrera de relevos global.

Posters de las antenas más grandes, de 70 metros, ubicadas en los tres complejos de la Deep Space Network.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Los ahorros de los costos resultantes se han incorporado a la mejora de las antenas y el esfuerzo también ha fortalecido la cooperación internacional entre los complejos. “Cada sitio trabaja con los demás, no solo durante los períodos de transferencia, sino también en el mantenimiento y en el desempeño de las antenas cada día. Realmente nos hemos convertido en una red operativa global”, dijo Levesque.

La Red también ha implementado nuevos enfoques para gestionar las comunicaciones con el espacio profundo. Por ejemplo, en el pasado, si varias naves espaciales dando vueltas alrededor de Marte necesitaban ser reparadas al mismo tiempo, la red tenía que apuntar una antena a cada nave espacial en Marte, usando todas las antenas de un complejo dado. Con un nuevo protocolo, el DSN puede recibir múltiples señales en una sola antena y dividirlas en el receptor digital.

Un nuevo protocolo adicional permite a los operadores supervisar múltiples actividades simultáneamente. Tradicionalmente, cada actividad de la nave espacial tenía un solo operador dedicado. Ahora, el DSN utiliza un enfoque que aprovecha la automatización que permite que cada operador supervise múltiples seguimientos de naves espaciales simultáneamente. Por primera vez, el DSN puede automatizar completamente la secuenciación y ejecución de pases de seguimiento, y el esfuerzo continuará mejorando con el tiempo.

“El futuro de la Red de Espacio Profundo (Deep Space Network) seguirá con el espíritu y el impulso de las misiones científicas que están investigando el espacio. Es nuestra responsabilidad capacitarlas. Y lo hacemos a través de las comunicaciones”, dijo Arnold.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.