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| La Estación de Espacio Profundo 14 (DSS-14), de 70 metros, es la mayor antena de la Red de Espacio Profundo en el Complejo de Comunicaciones de Espacio Profundo de Goldstone, cerca de Barstow, California. Crédito: NASA/JPL-Caltech |
Cuando la sonda Mars 2020 Perseverance de la NASA aterrizó en el Planeta Rojo, la Red de Espacio Profundo (DSN) de la agencia estuvo allí, permitiendo que la misión enviara y recibiera los datos que ayudaron a hacer posible el evento. Cuando OSIRIS-REx tomó muestras del asteroide Bennu el año pasado, la DSN desempeñó un papel crucial, no sólo en el envío de la secuencia de comandos a la sonda, sino también en la transmisión de sus impresionantes fotos a la Tierra.
La red ha sido la columna vertebral de las comunicaciones de la NASA en el espacio profundo desde 1963, apoyando regularmente 39 misiones, con más de 30 misiones de la NASA en desarrollo. El equipo que está detrás de ella trabaja ahora intensamente para aumentar su capacidad, introduciendo una serie de mejoras en la red que ayudarán a avanzar en la futura exploración espacial.
Gestionada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA para el Programa de Comunicaciones y Navegación Espacial, con sede en la sede de la NASA dentro de la Dirección de Misiones de Exploración y Operaciones Humanas, la DSN es lo que permite a las misiones rastrear, enviar comandos y recibir datos científicos de naves espaciales lejanas.
La red consta de antenas de seguimiento en tres complejos distribuidos uniformemente por todo el mundo en el complejo Goldstone, cerca de Barstow (California), en Madrid (España) y en Canberra (Australia). Además de servir de apoyo a las misiones, las antenas se utilizan regularmente para llevar a cabo la radiociencia, estudiando planetas, agujeros negros y rastreando objetos cercanos a la Tierra.
"La capacidad es una gran presión, y nuestro programa de mejora de las antenas va a contribuir a ello. Esto incluye la construcción de dos nuevas antenas, aumentando nuestro número de 12 a 14", dijo Michael Levesque del JPL, subdirector de la DSN.
Mejoras en la red
En enero de 2021, la DSN dio la bienvenida a su decimotercera antena a la familia. Bautizada como Deep Space Station 56 (DSS-56), esta nueva antena de 34 metros de ancho en Madrid es una antena "todo en uno". Las antenas construidas con anterioridad están limitadas en las bandas de frecuencia que pueden recibir y transmitir, lo que a menudo las restringe a la comunicación con naves espaciales específicas. La DSS-56 fue la primera en utilizar toda la gama de frecuencias de comunicación de la DSN en cuanto se puso en línea y puede comunicarse con todas las misiones que apoya la DSN.
Poco después de la puesta en marcha de la DSS-56, el equipo de la DSN completó 11 meses de mejoras críticas en la Deep Space Station 43 (DSS-43), la enorme antena de 70 metros de altura situada en Canberra. DSS-43 es la única antena parabólica del hemisferio sur con un transmisor lo suficientemente potente, y que emite la frecuencia adecuada, para enviar comandos a la lejana nave espacial Voyager 2, que ahora se encuentra en el espacio interestelar. Con los transmisores reconstruidos y el equipo de instalaciones actualizado, el DSS-43 servirá a la red durante décadas.
"La renovación del DSS-43 fue un gran logro, y estamos en camino de ocuparnos de las dos siguientes antenas de 70 metros en Goldstone y Madrid. Y hemos seguido entregando nuevas antenas para atender la creciente demanda, todo ello durante COVID-19", dijo Brad Arnold, gerente del DSN del JPL.
Las mejoras forman parte de un proyecto destinado a satisfacer no sólo el aumento de la demanda, sino también la evolución de las necesidades de las misiones.
Las misiones generan cada vez más datos que en el pasado. La tasa de datos de las naves espaciales del espacio profundo se ha multiplicado por más de 10 desde las primeras misiones lunares de la década de 1960. A medida que la NASA se plantea el envío de seres humanos a Marte, esta necesidad de mayores volúmenes de datos no hará más que aumentar.
Las comunicaciones ópticas son una herramienta que puede ayudar a satisfacer esta demanda de mayores volúmenes de datos mediante el uso de láseres para permitir una comunicación de mayor ancho de banda. En los próximos años, la NASA tiene previstas varias misiones para demostrar las comunicaciones por láser que mejorarán la capacidad de la agencia para explorar el espacio.
Nuevos enfoques
La red también se está centrando en nuevos enfoques de su trabajo. Por ejemplo, durante la mayor parte de la historia de la DSN, cada complejo era operado localmente. Ahora, con un protocolo llamado "Follow the Sun", cada complejo se turna para gestionar toda la red durante su turno de día y luego cede el control al siguiente complejo al final del día en esa región; básicamente, una carrera de relevos global que tiene lugar cada 24 horas.
El ahorro de costes resultante se ha traducido en mejoras de las antenas, y el esfuerzo también ha reforzado la cooperación internacional entre los complejos. "Cada emplazamiento trabaja con los demás, no sólo durante los periodos de traspaso, sino también en lo que respecta al mantenimiento y al rendimiento de las antenas en un día determinado. Realmente nos hemos convertido en una red que opera a nivel mundial", dijo Levesque.
La red también ha implementado nuevos enfoques para gestionar las comunicaciones en el espacio profundo. Por ejemplo, en el pasado, si varias naves espaciales que daban la vuelta a Marte necesitaban ser atendidas al mismo tiempo, la red tenía que apuntar una antena por nave a Marte, utilizando potencialmente todas las antenas de un determinado complejo. Con un nuevo protocolo, la DSN puede recibir múltiples señales de una sola antena y dividirlas en el receptor digital. "Hemos adaptado esto de las implementaciones comerciales de telecomunicaciones en beneficio de la eficiencia de nuestra red", dijo Arnold.
Un nuevo protocolo adicional permite a los operadores supervisar múltiples actividades simultáneamente. Tradicionalmente, cada actividad de la nave espacial tenía un único operador dedicado. Ahora, la DSN utiliza un enfoque que aprovecha la automatización para permitir que cada operador supervise varios enlaces de naves espaciales simultáneamente. Por primera vez, la DSN puede automatizar completamente la secuencia y la ejecución de los pases de seguimiento, y el esfuerzo seguirá mejorándose con el tiempo.
"El futuro de la DSN va a seguir el espíritu y el impulso de las misiones científicas que están volando por ahí. Nuestra responsabilidad es facilitarlas. Y lo hacemos a través de las comunicaciones", dijo Arnold.
Fuentes, créditos y referencias: