To Voyagers lærte os, hvordan man lytter til rummet

Da NASA's tvillinge Voyager-rumfartøj ændrede vores forståelse af solsystemet, de ansporede også til et spring i rumfartøjskommunikation.

Missionens indvirkning er stadig synlig i Californiens Mojave-ørken. der, på NASA's Goldstone Deep Space Communications Complex, buerne af antenneskåle titter ud over forrevne bakketoppe. Goldstone var det første sted, hvor de to Voyagers begyndte at ændre landskabet. Jo længere de rejste, jo større skulle disse retter være, så de kunne sende og modtage radiobølger, der er nødvendige for at spore og kommunikere med sonderne.

Fra 1970'erne, byggemandskab byggede nye retter og udvidede gamle. Disse retter tårner sig nu op over ørkenen:den største er 230 fod (70 meter) i diameter, en sand kolos. Dens mindre søskende er 112 fod (34 meter) i diameter, længere end to skolebusser på deres bredeste steder. Skålene skulle vokse fra deres oprindelige 210 fod (64 meter) og 85 fod (26 meter), henholdsvis.

De udvidede tallerkenstørrelser blev spejlet på NASA's andre Deep Space Network (DSN) steder, beliggende i Madrid, Spanien, og Canberra, Australien. DSN administreres af NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, under ledelse af agenturets Space Communication and Navigation (SCaN) Program.

Voyager-missionen var med til at drive denne udvikling. I dag, Voyagers er mere end 10 milliarder miles fra Jorden, og Voyager 1 er gået forbi heliosfæren - boblen, der indeholder Solen, planeterne og solvinden. De store afstande mellem sonderne og Jorden har krævet større og bedre "ører" til at høre deres stadig svagere signaler med.

"I en vis forstand, Voyager og DSN voksede op sammen, " sagde Suzanne Dodd fra JPL, direktør for det interplanetære netværksdirektorat og Voyagers projektleder siden 2010. "Missionen var et bevissted for ny teknologi, både i det dybe rum og på Jorden."

DSN blev formelt grundlagt i 1963, med hardware og personale, der matchede NASAs tidlige behov. Apollo-missionerne; vikingeprogrammets udforskning af Mars; Pioneer- og Mariner-sonderne:alle disse var afhængige af DSN's radioantenner.

Men i slutningen af ​​1970'erne, netværket undergik en række hurtige ændringer. Udover at udvide tallerkenstørrelserne, NASA udforskede også konceptet med at opstille antenner, sagde Marie Massey, Goldstones forretningsfører. Ved at pege flere antenner mod Voyager-rumfartøjet, operatører kunne øge deres signal, giver dem styrken af ​​en gigantisk antenne.

"DSN beviste konceptet, " sagde Massey, som begyndte at arbejde som Goldstone-stationsoperatør i 1978.

Arrays blev også udført på DSN's andre steder i Madrid og Canberra. Det ville tage adskillige antenner på hver af DSN's steder at indsamle Voyager 2's billeder af Uranus i 1986 - og skabe det første array til et planetarisk møde i dybe rumkommunikation.

Tre år senere, Voyager 2 stødte på Neptun - hvilket krævede flere ændringer. Signalet var så svagt, at de arrays, der blev brugt i 1986, ikke var nok. NASA afsluttede udvidelserne af DSN's 230 fods tallerkener lige før forbiflyvningen, tilføjer et ekstra signalboost.

Agenturet havde også lidt hjælp fra ikke-DSN-antenner. National Radio Astronomy Observatory tilbød sin meget store antenne i New Mexico; Australiens Parkes Observatory og Japans Usuda Deep Space Center lånte også deres ører til Voyagers videnskab.

"I dag, rumbureauer låner rutinemæssigt antenner for at hjælpe hinanden, noget der begyndte med Voyager, " sagde Leslie Deutsch fra JPL, vicedirektør for det interplanetære netværksdirektorat. Deutsch hjalp med at forske i, hvordan man udfører NASAs første arrays, og hvordan man inkorporerer ikke-DSN-antenner i det arbejde.

Arrays, der bruger disse massive antenner, er stadig afgørende for Voyager-missionens fjernsignaler. Senderen på hver af Voyagers er lige stærk nok til at drive en almindelig køleskabspære. På det tidspunkt, hvor disse signaler når Jorden, de er en tiendedel af en milliard-trilliontedel af en watt.

Der var andre ændringer i DSN, også. Et JPL-designet telemetrisystem ville ændre den måde, data blev transmitteret på. Voyagers var det første rumfartøj, der brugte Reed-Solomon fejlkorrigerende kode, hvilket øgede deres datahastighed.

Alt dette gjorde det lettere for Voyagers at gøre nye opdagelser og sende ikoniske billeder tilbage som "familieportrættet." Men de betød også, at DSN i sig selv var ved at ændre sig:Det var ved at udvikle sig til en ny rumalder, en, hvor udforskningen var rig og hyppig.

"Vi er gået fra en primær planetarisk mission til at undersøge mange steder i vores solsystem på samme tid, " sagde Dodd.