50 años después, esta antena de la era Apolo todavía habla con la Voyager 2

Durante más de 50 años, Estación espacial profunda 43 ha sido una herramienta invaluable para las sondas espaciales mientras exploran nuestro sistema solar y avanzan hacia el más allá. La antena de radio DSS-43, ubicada en el Complejo de comunicaciones del espacio profundo de Canberracerca de Canberra, Australia, mantiene abierta la línea de comunicación entre humanos y sondas durante NASA misiones.

Hoy en día, más del 40 por ciento de todos los datos recuperados por los exploradores celestes, incluidos Viajeros, Nuevos horizontesy el El rover Curiosity de Martellega a través de DSS-43.

“Como la antena más grande de Australia, DSS-43 ha proporcionado comunicación bidireccional con docenas de naves espaciales robóticas”, dijo el presidente electo de IEEE. Kathleen Kramer dijo durante una ceremonia donde la antena fue reconocida como un Hito IEEE. Ha apoyado misiones, señaló Kramer, “del programa Apolo y los vehículos de exploración de Marte de la NASA, como Espíritu y Oportunidad al gran recorrido de las Voyager por el sistema solar.

“De hecho”, dijo, “es la única antena que queda en la Tierra capaz de comunicarse con viajero 2.”

Por qué la NASA necesitaba DSS-43

Mantener contacto bidireccional con naves espaciales que se desplazan a miles de millones de kilómetros de distancia a través del sistema solar no es tarea fácil. Investigadores de la NASA Laboratorio de propulsión a chorro, en Pasadena, California, sabía que la comunicación con sondas espaciales distantes requeriría una antena parabólica con una precisión sin precedentes. En 1964 construyeron el DSS-42, el predecesor del DSS-43, para respaldar la misión de la NASA. Nave espacial Mariner 4cuando realizó el primer sobrevuelo exitoso de Marte en julio de 1965. La antena tenía un plato de 26 metros de diámetro. Junto con otras dos antenas en el JPL y en España, DSS-42 obtuvo las primeras imágenes en primer plano de Marte. DSS-42 fue retirado en 2000.

Los ingenieros de la NASA predijeron que para llevar a cabo misiones más allá de Marte, la agencia espacial necesitaba antenas más sensibles. Así, en 1969 comenzaron a trabajar en el DSS-43, que tiene un plato de 64 metros de diámetro.

DSS-43 se puso en línea en diciembre de 1972, justo a tiempo para recibir transmisiones de video y audio enviadas por el Apolo 17 desde la superficie de la luna. Tenía mayor alcance y sensibilidad que el DSS-42 incluso después de que se actualizara el plato del 42 a principios de la década de 1980.

La brecha entre las capacidades de las dos antenas se amplió en 1987, cuando DSS-43 fue equipado con un plato de 70 metros en anticipación del encuentro de la Voyager 2 con el planeta Neptuno en 1989.

Desde entonces, DSS-43 ha sido indispensable para mantener el contacto con la sonda del espacio profundo.

El tamaño del plato no es su única característica destacable. El fabricante del plato se esforzó mucho para asegurarse de que su superficie no tuviera protuberancias ni asperezas. Cuanto más suave sea la superficie del plato, mejor será para enfocar las ondas incidentes en el detector de señal, por lo que habrá una mayor relación señal-ruido.

DSS-43 cuenta con una precisión de orientación de 0,005 grados (18 segundos de arco), lo cual es importante para garantizar que apunte directamente al receptor en una nave espacial distante. La Voyager 2 transmite utilizando una radio de 23 vatios. Pero cuando las señales atraviesan la distancia de miles de millones de kilómetros desde la heliopausa hasta la Tierra, su potencia se ha reducido a un nivel 20 mil millones de veces más débil que el necesario para hacer funcionar un reloj digital. Captar cada parte de las señales del incidente es crucial para recopilar información útil de las transmisiones.

La antena tiene un transmisor con capacidad de 400 kilovatios, con un ancho de haz de 0,0038 grados. Sin la actualización de 1987, las señales enviadas desde DSS-43 a una nave espacial que se aventurara fuera del sistema solar probablemente nunca alcanzarían su objetivo.

Red de espacio profundo de la NASA

El Canberra Deep Space Complex, donde reside DSS-43, es una de las tres estaciones de seguimiento operadas por JPL. Los otros dos son DSS-11 en el Complejo de comunicaciones del espacio profundo Goldstone cerca de Barstow, California, y DSS-63 en el Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo de Madrid en Robledo de Chavela, España. Juntas, las instalaciones forman la Red del Espacio Profundo, que es la El sistema de telecomunicaciones científicas más sensible. en el planeta, según la NASA. En un momento dado, la red rastrea decenas de naves espaciales que llevan a cabo misiones científicas. Las tres instalaciones están espaciadas a unos 120 grados de longitud. La ubicación estratégica garantiza que a medida que la Tierra gira, al menos una de las antenas tenga una línea de visión hacia un objeto que se está rastreando, al menos para aquellos cercanos al plano del sistema solar.

Pero DSS-43 es el único miembro del trío que puede mantener contacto con la Voyager 2. Desde su sobrevuelo de la luna Tritón de Neptuno en 1989, la Voyager 2 ha estado en una trayectoria por debajo del plano de los planetas, por lo que ya no tiene línea de visión con ninguna antena de radio en el hemisferio norte de la Tierra.

Para garantizar que DSS-43 aún pueda realizar las llamadas de larga distancia más largas, la antena se sometió a una ronda de actualizaciones en 2020. Se instaló un nuevo cono de banda X. DSS-43 transmite señales de radio en las bandas X (8 a 12 gigahercios) y S (2 a 4 GHz); puede recibir señales en las bandas X, S, L (1 a 2 GHz) y K (12 a 40 GHz). La precisión de orientación del plato también fue probada y recertificada.

Una vez que se completaron las actualizaciones, se enviaron comandos de prueba a la Voyager 2. Después de aproximadamente 37 horas, DSS-43 recibió una respuesta de la sonda espacial confirmando que había recibido la llamada y ejecutó los comandos de prueba sin problemas.

DSS-43 todavía transmite señales entre la Tierra y la Voyager 2, que pasó la heliopausa en 2018 y ahora se encuentra a unos 20 mil millones de kilómetros de la Tierra.

[From left] El director de la Región 10 de IEEE, Lance Fung, Kevin Furguson, la presidenta electa de IEEE, Kathleen Kramer, y Ambarish Natu, ex presidente de la Sección del Territorio de la Capital Australiana de IEEE, en la ceremonia de dedicación de IEEE Milestone celebrada en el Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo de Canberra en Australia. Furguson es el director del complejo.Ambarish Natu

Otras misiones importantes

DSS-43 también ha desempeñado un papel vital en misiones más cercanas a la Tierra, incluida la de la NASA. Laboratorio de Ciencias de Marte misión. Cuando la agencia espacial envió Curiosidad, un rover del tamaño de un carrito de golf, para explorar el cráter Gale y el Monte Sharp en Marte en 2011, DSS-43 siguió al Curiosity mientras realizaba su apasionante descenso de siete minutos hacia la atmósfera de Marte. Las señales de radio tardaron aproximadamente 20 minutos en recorrer la distancia de 320 millones de kilómetros entre Marte y la Tierra, y luego el DSS-43 entregó la buena noticia: el rover había aterrizado de forma segura y estaba operativo.

“La NASA planea enviar futuras generaciones de astronautas de la Luna a Marte, y el DSS-43 desempeñará un papel importante como parte de la Red de Espacio Profundo de la NASA”, dice Ambarish Natuun miembro senior del IEEE que fue presidente del Sección del Territorio de la Capital Australiana (ACT) del IEEE.

DSS-43 fue honrado con un Hito IEEE en marzo durante una ceremonia celebrada en el Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo de Canberra.

“Este es el segundo reconocimiento IEEE Milestone otorgado en Australia y el primero para ACT”. Lanza Fung, dijo el director de IEEE Región 10, durante la ceremonia. En el complejo ahora se exhibe una placa que reconoce la tecnología. Se lee:

La Estación Espacial Profunda 43 (DSS-43), operativa por primera vez en 1972 y posteriormente mejorada en 1987, es una antena parabólica orientable que apoyó la misión lunar Apolo 17, los módulos de aterrizaje Viking en Marte, las sondas planetarias Pioneer y Mariner y los encuentros de la Voyager con Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. La planificación de muchas misiones robóticas y humanas para explorar el sistema solar y más allá ha incluido DSS-43 para comunicaciones críticas y seguimiento en la Red de Espacio Profundo de la NASA.

Administrado por el Centro de Historia IEEE y respaldado por donantes, el programa Milestone reconoce desarrollos técnicos sobresalientes en todo el mundo. La Sección del Territorio de la Capital Australiana del IEEE patrocinó la nominación.