升级到NASA的空间通信基础设施铺平了更高的数据速率


在新墨西哥州拉斯克鲁克州的NASA白沙综合体的三个跟踪和数据继电器卫星(TDRS)地面站天线。积分:美国宇航局的戈达德太空飞行中心

在太空探索中,传输和接收数据的能力至关重要。航天器需要强大的网络能力将由机载仪器捕捉到的数据(包括照片和视频等大文件)发送到地球,并同时接收来自控制中心的命令。

美国国家航空航天局在提高该机构的空间通信能力方面取得了重大进展,同时保持了大量任务的持续运行和服务。

空间网络地面段维持(SGSS)项目通过对跟踪和数据中继卫星(TDRS)地面终端的现代化和改进许多系统能力,对美国宇航局的空间通信基础设施进行了关键升级。多个TDRS在地球上空22,300英里的轨道上运行,为轨道卫星(如哈勃太空望远镜和国际空间站)与地面控制中心之间提供通信连接。TDRS允许任务与地球上的控制和数据中心保持几乎恒定的联系。

2021年4月,SGSS团队完成了对位于新墨西哥州Las Cruces的NASA白沙综合基地的第二TDRS系统地面终端(STGT)和白沙地面终端(WSGT)站点的系统的初步升级。

这些升级包括安装新设备,以支持STGT和WSGT位置的TDRS通信天线。在两个位置中的每一个中安装了大约40架电子和计算设备,反映了与旧设备相比支持TDRS操作所需的机架数量的大约80%。此外,该团队升级了多个地面天线,包括一个主要的任务天线,四个测试天线和一个可以使用的一个备份通信天线,如果任何任务天线都变得不可用。

这些改进允许更多的数据通过系统流动,创建额外的数据传输模式,并提高天线的可靠性。这些特性旨在确保数据的不间断流动,以实现未来的发现。

“升级现有的地面系统使电子设备现代化,并使用更多的商业可用产品。这将有助于降低维护像TDRS这样的系统的成本,并有助于使可扩展性、灵活性和可伸缩性更加直观,”SGSS的技术副项目经理Tom Gitlin说。“SGSS仍然与旧系统兼容,但将提供新的功能,更高的数据速率,并支持更现代的数据编码方案。”

SGSS项目转换了WSGT传统天线,以支持两个射频频带,用于与TDR进行通信。该新修改的天线可以使用Ku波段传输 - 用于与TDR进行正常操作的通信,并且在S波段 - 在轨道上存储TDR或ku波带出任何原因时不可用。在此升级之前,天线仅支持KU波段频率。通过SGSS系统操作,此天线在需要时可以轻松切换在两个频段之间,确保TDRS通信服务不会中断并最大限度地减少切换天线资产的需要。

美国宇航局从未在同时维护操作的同时执行此幅度的升级。大部分现有地终端技术使用模拟信令,这些信号在通过地面终端行驶时遭受劣化。SGSS系统将信号传输路径转换为数字形式,这不会损失或信号劣化。SGSS在地面站天线处立即数字化信号。

“这是一个完整的地面站的第一次重大升级,而遗留设备仍在使用,”SGSS的Richard Von Wolff,部署,转换和运营经理说。

冯·沃尔夫在白色沙滩上工作,负责让设备准备部署并确保有无缝的运营过渡。除了用设备营业额进行串联执行这些任务外,他确保运营培训和文档将准备好,以便一旦升级完成,SGSS系统就可以转移到NASA的探索和科学系统的高级通信功能(访问)项目。访问为系统承担了责任,并根据需要进行额外的测试和修改。

这些升级是现场的第三代改进,将白沙公司带入数字时代,降低了TDRS系统维护成本,并在最小中断的情况下提供更高的数据速率。新的基础设施将支持下一代卫星,使美国宇航局能够发现更多关于我们的星球、太阳系以及更远的地方。

位于马里兰州Greenbelt的NASA戈达德太空飞行中心负责管理TDRS机队、地面终端以及SGSS项目的运营和维护,该项目代表NASA的空间通信和导航(SCaN)项目,是该机构人类探索和操作任务理事会的一部分。SCaN负责SGSS项目和近空间网络。有关SCaN程序的更多信息,请访问:https://www.nasa.gov/scan

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