Opgraderinger til NASAs rumkommunikationsinfrastruktur baner vejen for højere datahastigheder

Evnen til at transmittere og modtage data er afgørende i udforskning af rummet. Rumfartøjer har brug for robuste netværksfunktioner for at sende data – inklusive store filer som fotos og videoer – optaget af indbyggede instrumenter til Jorden samt samtidig modtage kommandoer fra kontrolcentre. NASA har gjort betydelige fremskridt for at forbedre agenturets rumkommunikationskapacitet og samtidig opretholde igangværende operationer og service til et stort antal missioner.

Space Network Ground Segment Sustainment (SGSS)-projektet implementerede kritiske opgraderinger til NASAs rumkommunikationsinfrastruktur ved at modernisere Tracking and Data Relay Satellite (TDRS) jordterminaler og forbedre mange systemkapaciteter. Orbiting 22, 300 miles over Jorden, flere TDRS giver kommunikationsforbindelser mellem satellitter i kredsløb, såsom Hubble-rumteleskopet og den internationale rumstation, og jordbaserede kontrolcentre. TDRS tillader missioner at være i næsten konstant kontakt med deres kontrol- og datacentre på Jorden.

I april 2021, SGSS-teamet afsluttede indledende opgraderinger til systemerne på den anden TDRS System Ground Terminal (STGT) og White Sands Ground Terminal (WSGT) steder, placeret på NASAs White Sands Complex i Las Cruces, Ny mexico.

Disse opgraderinger omfattede installation af nyt udstyr til at understøtte TDRS-kommunikationsantenner på STGT- og WSGT-lokationerne. Cirka 40 stativer med elektronisk udstyr og computerudstyr blev installeret på hver af de to lokationer, hvilket afspejler mere end en reduktion på cirka 80 procent i antallet af stativer, der er nødvendige for at understøtte TDRS-operationer sammenlignet med det gamle udstyr. Derudover holdet opgraderede flere jordantenner, inklusive en hovedmissionsantenne, fire testantenner, og én backup-kommunikationsantenne, der kan bruges, hvis nogen af ​​missionsantennerne bliver utilgængelige.

Forbedringerne tillader mere data at flyde gennem systemet, oprette yderligere dataoverførselstilstande, og øge antennens pålidelighed. Disse funktioner er designet til at sikre en uafbrudt strøm af data, muliggør fremtidige opdagelser.

"Opgradering af det eksisterende jordsystem har moderniseret elektronikken og bruger mere kommercielt tilgængelige produkter. Dette skulle hjælpe med at reducere omkostningerne ved at vedligeholde systemer som TDRS, og hjælper med at gøre udvidelsesmuligheder, fleksibilitet, og skalerbarhed mere ligetil, " sagde Tom Gitlin, viceprojektlederen, teknisk til SGSS. "SGSS er stadig kompatibel med det gamle system, men vil give nye funktioner, højere datahastigheder, og understøtter mere moderne datakodningsordninger."

SGSS-projektet konverterede en WSGT-legacy-antenne til at understøtte to radiofrekvensbånd til kommunikation til og fra en TDRS. Denne nyligt modificerede antenne kan sende ved hjælp af Ku-bånd - bruges til kommunikation med TDRS til normal drift, og ved S-bånd – bruges ved lagring af en TDRS i kredsløb, eller når Ku-båndet er utilgængeligt af en eller anden grund. Før denne opgradering, antennen understøttede kun Ku-båndsfrekvensen. Med SGSS-systemet i drift, denne antenne kan nemt skifte mellem de to bånd, når det er nødvendigt, at sikre, at TDRS-kommunikationstjenester ikke afbrydes og minimere behovet for at skifte antenneaktiver.

NASA har aldrig udført en opgradering af denne størrelsesorden og samtidig opretholde driften. Meget af den eksisterende jordterminalteknologi bruger analog signalering, der lider under forringelse, når den bevæger sig gennem jordterminalen. SGSS-systemet konverterer signaltransportveje til digital form, som ikke lider tab eller signalforringelse. SGSS digitaliserer signaler med det samme ved jordstationens antenne.

"Dette er den første større opgradering af en komplet jordstation, mens det gamle udstyr stadig var i brug, " sagde Richard Von Wolff, indsættelse, overgang, og driftsleder for SGSS.

Arbejder på stedet hos White Sands, Von Wolff tog ansvaret for at gøre udstyret klar til indsættelse og sikrede, at der var en problemfri overgang af operationer. Ud over at udføre disse opgaver i takt med udstyrsomsætningen, han sørgede for, at driftstræning og dokumentation var klar, så når opgraderingerne er gennemført, SGSS-systemet kan overføres til NASA's Advanced Communications Capabilities for Exploration and Science Systems (ACCESS) projekt. ACCESS har påtaget sig ansvaret for systemet og udfører yderligere test og modifikationer efter behov.

Disse opgraderinger er tredje generation af forbedringer på stedet og tager White Sands ind i den digitale æra, muliggør lavere TDRS-systemvedligeholdelsesomkostninger, og giver højere datahastigheder med minimale forstyrrelser. Den nye infrastruktur vil understøtte den næste generation af satellitter, giver NASA mulighed for at opdage mere om vores planet, solsystemet, og videre.