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    深空通信網絡面臨嚴峻考驗

    時間:2017-05-09 來源:科技日報 點擊:
        2020年的火星將賓客盈門,它將“結識新朋友,不忘老朋友”。但若不精心謀劃,仔細打算,可能會因接待窗口時間有限造成通信網絡的嚴重擁堵。
        美國太空新聞網3日報道了這顆紅色星球面臨的窘境——各類航天飛行器發射后需要開展大量遙測和跟蹤,但多國發起的多項火星任務,將給美國國家航空航天局(NASA)的地面跟蹤網絡帶來巨大壓力,其作為國際合作伙伴的能力也將受到挑戰。
        火星任務列表很長
        現在,讓我們細數一下2020年的火星任務——
        NASA的火星2020漫游器、歐洲空間局(ESA)的ExoMars2020漫游器和平臺、中國的軌道器/著陸器/流動站、阿聯酋的希望軌道飛行器、印度的火星軌道任務-2,以及美國私營航天企業太空探索技術公司(SpaceX)的“紅龍”火星著陸器。
        除了新來的訪客,原本已在火星軌道上的其他任務,包括NASA的“奧德賽”軌道飛行器、火星氣氛和揮發性演變任務(MAVEN)軌道飛行器,歐空局和印度的“火星快車”及追蹤氣體軌道儀等,都還在按計劃運行;鹦巧线有NASA的“機遇”號和“好奇”號火星車,以及將于2018年登陸火星的“洞察”號火星地質勘探航天器。
        NASA噴氣推進實驗室(JPL)火星探測局火星中繼網絡辦公室主任查爾斯·愛德華茲說:“這將是6個獨立的新任務,代表6個不同的航天組織,包括9個獨立的航天器,再加上目前正在開展的9個任務。”
        深空網絡重任在肩
        NASA的深空網絡(DSN)是用于與火星航天器通信的大型無線電天線網絡,由JPL負責運營,除了為火星及其他深空航天器提供網絡支持,還為在地球軌道運行的航天器提供幫助,F在,JPL正在進行詳細的研究,如何更好地處理火星新探測器的涌入。
        DSN項目經理斯提芬·里奇頓介紹說,最值得關注的是兩個時段。第一個是2020年夏天,屆時幾乎所有的火星任務都要在這一限定時間內發射;第二個是2021年初,火星任務將全部抵達火星軌道或登陸火星。
        雖然DSN在規劃和應對意外事件方面擁有豐富經驗,且已做好應急準備,但里奇頓說:“2020年面臨的火星及非火星任務量龐大,需要更新現有機制才能更好地提供支持,所以,我們正在研究新的應急處理程序,以便適應新情況。”
        從哪里尋找中繼服務
        科羅拉多大學科學院大氣與空間物理實驗室主任研究員布魯斯·亞克斯基認為,這么多火星任務將引發諸多問題,包括如何處理從各類航天器傳回地球的數據,以及如何同時處理多家軌道運營商的雙向通信。
        雖然“奧德賽”仍可能作為通信中繼繼續工作,但自本世紀以來,這個在火星軌道上的航天器已開始逐漸老化。
        “MAVEN有一個固定天線,但并不具備同時提供中繼服務和實施自身科學研究的能力。”亞克斯基說,“因此,我們希望尋找更多提供中繼服務的航天器。”
        洛克希德·馬丁公司也參與了支持運營“奧德賽”和MAVEN,還擁有處理進入火星大氣層、下降并著陸的經驗,比如2008年5月觸及火星表面的“鳳凰”號。該公司目前正在努力學習如何更好地為其他任務提供支持。
        此外,于2016年10月進入火星軌道的歐空局ExoMars氣體追蹤軌道器上,載有兩個NASA提供的中繼設備,該硬件在洛克希德·馬丁公司進行了測試,確保了火星和地球之間數據傳輸的中繼兼容性。
        處理數據能力有待提升
        對于即將到來的2020火星通信業務,愛德華茲說,絕對需要跨國公司整合下載和上傳數據的能力。“關鍵是NASA的DSN與歐空局及更廣泛的國際社會共同努力,建立可以互操作的空間通信協議。”
        目前,DSN還推出了新技術,能同時跟蹤四個航天器,讓更多的任務得到現有設備的支持。
        里奇頓說:“我們還在與非NASA火星任務協調發射或到達時間,盡量避免在短時間內發生太多航天事件。”
        上一個如此高密度任務期是2003年和2004年,雖然順利完成了諸多任務,但是,“即將到來的2020年—2021年窗口期絕對不容小覷,需要嚴陣以待。”愛德華茲強調。
    (科技日報)
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