NASA的深空网络：宇宙飞船如何打电话回家这是个分别位于澳大利亚、美国、西班

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这是个分别位于澳大利亚、美国、西班牙的大型全球天线矩阵。每个矩阵发射和接受范围达到120度，三个矩阵就能保证在地球自转时能够接受深空任何角度的信号。

深空网络(DSN)是这一伟大网络的一部分，它发送了第一次月球漫步的家庭图像，在拯救阿波罗13号宇航员的过程中发挥了关键作用，并传回了另一个世界的第一张照片。

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1963年，该网络运行的第一年，DSN就完成了与3艘宇宙飞船通信。

2013年，DSN与33艘宇宙飞船在太阳系进行通信，包括维京卫星，因为它们的速度超过了银河系。

今天，DSN的三个发射和接受范围达到120度天线矩阵站点耸立在地球上，在任何给定的时间内，试图发送消息的任何一艘航天器都会在其中一个站点的视线范围内。每个天线矩阵站点都架设着多个抛物面形的天线，每一个抛物面天线直径可达 230英尺(70米)。

DSN能够接收来自遥远宇宙中飞船发出的微弱信号。

其实，“ ‘微弱’ 可能是一种保守的说法，” 根据美国宇航局的深空网络实况报道。“从一个网络通信天线接收到的宇宙飞船信号总功率比现代数字手表电池的功率还要弱200亿倍”。

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太阳系里的三个天线矩阵站点

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1958年1月，喷气推进实验室(JPL)在美国陆军的支持下，在尼日利亚、新加坡和加利福尼亚部署了便携式无线电追踪站，成功的接收到了美国第一颗卫星“探索者1号”的信号。仅仅几个月后，喷气推进实验室从美国陆军的管辖地转移到美国国家航空航天局(NASA)，在那里开始设计和执行机器人探索计划。

NASA很快就意识到，一个独立运行、独立管理和操作的通信设施能够更有效的支持所有的深空探索任务，比每个项目自建一套的专门通信网络更经济。于是，DSN “深空网络” 就诞生了。

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由于喷气推进实验室位于洛杉矶市郊外，因此，为深空网络选择的第一个天线矩阵站点就在这附近。这并不令人感到意外，戈德斯通位于巴斯托北部的莫哈韦沙漠。之所以选择这个位置，是因为它远离电线、商业无线电和电视发射台，它们都会影响和阻碍来自遥远宇宙的飞船信号。

位于澳大利亚堪培拉的深空通信中心(CDSCC)是第二个天线矩阵站点，它于1965年开放。在20世纪60年代中期，NASA在澳大利亚首都地区建造了三个跟踪站。CDSCC最初被称为潮汐追踪站，是目前在澳大利亚唯一一个仍在运作的美国宇航局追踪站。在阿波罗计划期间，它的一个天线被用来跟踪阿波罗登月舱。其他站点的天线也帮助支持阿波罗任务，并与阿波罗指挥模块通信。

马德里深空通信综合大楼(MDSCC)，是位于西班牙的一个天线矩阵站点，也于1965年开放。

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DSN 帮助任务控制中心与阿波罗宇航员保持联系。它转播了1969年宇航员尼尔·阿姆斯特朗登上月球的第一张电视图像。在阿波罗13号任务期间，当发生电池动力不足，无法使用高增益天线，宇航员无法与NASA的载人太空飞行网络通信时，最大的DSN天线，连同澳大利亚的Parkes天文台的无线电望远镜承担起了这项至关重要的任务，无数的工程师在地面上利用天地通话，为宇航员解决一道又一道摆在面前的难题，对于把宇航员带回到地球起到决定性作用。

1965年，DSN收到了NASA的水手4号宇宙飞船的图像，这是火星的第一个特写。1974年，DSN发回了水星的10幅图像。当美国宇航局的孪生旅行者号宇宙飞船在木星、土星和海王星附近飞行时，DSN带回了这些行星和它们的光环及卫星的第一个特写。DSN还携带着数据，传递出著名的“淡蓝色圆点”地球自画像。现在，它仍继续监控旅行者号飞船进入星际空间。

在美国国家航空航天局运用 DSN 的同时，该网络还支持来自欧洲航天局、日本航天局和印度航天局的宇宙飞船。

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除了通信，DSN还能执行其它科学任务。通过监测来自卫星的信号，它能够提供从地球到发信卫星的精确距离。2017年，就在卡西尼号飞船进入土星之前，DSN对其最终信号的测量使研究人员能够计算出B环的质量，解决了一个长达数十年的谜团。

天线矩阵站点的天线还可以执行雷达探测任务，通过小行星的反射波以及射电天文学，观测脉冲星和类星体之类的射电源。

苏·芬利(Sue Finley)是一个子系统工程师，自上世纪80年代起就在DSN工作。子系统工程师帮助管理天线如何相互作用和决定何时需要升级。这些人确保了天线在一个复杂的阵列中一起工作。

有时，两个天线矩阵站点会一起协同工作，把信息传回来，比如NASA的伽利略号探测器飞往木星，期间，航天器上的天线断了。这意味着工程师们必须想出一个不同的计划来把科学数据带回家。

“当我研究伽利略的时候，我们在澳大利亚、戈德斯通和西班牙之间进行了国际交流，”她说。

这一挑战强调了DSN在将航天器探测的数据传回地球方面所起的重要作用。“如果不是DSN，就不会有任何科学数据，因为没有人可以与航天器通信。”她说。

控制 DSN “深空网络”

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喷气推进实验室继续控制DSN在加州的设施。在任务控制中心附近，DSN控制室里有一排排的计算机机柜，几个大屏幕来显示跟踪各种任务信息。房间里几乎没有照明设施，主要靠由屏幕的辉光来照明。每周至少有5名工程师监督和操作DSN。像芬利这样的子系统工程师则在街对面的大楼里工作。

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根据任务控制部经理吉姆·麦克卢尔的说法，前喷气推进实验室主任查尔斯·埃拉奇描述了控制中心如何从太阳系内外收集信息。“这里就像是宇宙的中心！”

有一点大家应该要知道：中国运载火箭技术研究院首任院长钱学森先生是美国 “喷气推进实验室” 的创始人之一！

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