DSN Technik die dahinter steckt

Hallo zusammen,

Das DSN (Deep Space Network) das schon seit Jahrzehnten genutzt wird um mit Sonden, Rovern und Kapseln zu kommunizieren ist mit hochsensiebler Technik ausgestattet. Ich finde aber nirgends Informationen mit welchen Techniken oder Ausstattungen diese grossen Antennen arbeiten. Kennt jemand detallierte Angaben mit welchen Techniken im DSN gearbeitet wird.

Danke schon mal im Voraus für Antworten.

Maske

Das DSN (Deep Space Network) das schon seit Jahrzehnten genutzt wird um mit Sonden, Rovern und Kapseln zu kommunizieren ist mit hochsensiebler Technik ausgestattet. Ich finde aber nirgends Informationen mit welchen Techniken oder Ausstattungen diese grossen Antennen arbeiten. Kennt jemand detallierte Angaben mit welchen Techniken im DSN gearbeitet wird.

Zum DSN Netzwerk kann ich nicht viel genaues sagen, lediglich zu normalen LEO Antennen. Allerdings sollte sich die Grundlage der Technik nicht allzu sehr unterscheiden, lediglich das benutzte Equipment sollte beim DSN leistungsstärker sein und weiterhin haben bei DSN Antennen die Schüsseln natürlich noch einen größeren Durchmesser.

In der Regel benutzt man ein hohes Frequenzband im Gigaherz-Bereich, also vorzugsweise im S-K Band Bereich. Entfernungsmessungen laufen über die Signallaufzeit, ebenso macht man in der Regel eine Bewegungs/Geschwindigkeitsmessung mittels Dopplerverschiebung.

Das eigentliche Signal wird beim Empfang in der Schüssel gebündelt und auf einen reflektiven Konverter geleitet, der vorne in der Spitze der Antenne sitzt. Von dort aus geht es in den Feed Cone im Zentrum der Schüssel. Über Low-Noise-Amplifiers (LNA) wird das Signal dann verstärkt und mit einem sogenannten Down-Converter (D/C) auf eine niedrigere Frequenz gebracht, damit es leichter weiterverarbeitet werden kann. Danach wird das Signal demoduliert, d.h. die Trägerwelle wird in ihre Bestandteile zerlegt. Wieviele das sind und wie diese aufgebaut sind hängt ganz vom System hat. In der Regel benutzt man mehrere Phasenverschobene Signale über einander, die im System wieder getrennt werden müssen. Um verwendbare Daten aus dem Signal zu bekommen muss das Signal noch auf der Bit- und Frame Ebene synchronisiert werden bevor dann ein Front-End-Prozessor die eigentlichen Daten extrahieren kann.

Das Hinaufsenden von Kommandos läuft nahezu in umgekehrte Reihenfolge.

Um einen Raumflugkörper zu Tracken, das heißt die Antenne auf ihn ausgerichtet zu lassen, kann man mit Orbitdaten arbeiten. Bei entfernten Raumsonden wird das aber auf die Dauer ungenau. Deshalb benutzt man das Eingangssignal selbst. Hierbei wird über einen Zweikanal-Eingang das Signal entweder kombiniert oder differenziert. Dabei kann man schnell Abweichungen von einer Norm feststellen, was einem Weglaufen des Signals gleichkommt. In diesem Fall wird über einen Receiver dann diese Signaldifferenz in Korrekturkommandos für die Antenne umgewandelt.

Ich hoffe das war in etwa das, was du gesucht hast.

Erstmal vielen Dank für die ausführliche Erklärung. Du hast da schon etwas mehr Licht ins Dunkel meiner Fragen gebracht. Ich hatte mal gelesen das die Techniker dort ganz schön tricksen müssen um die derart schwachen Signale z.B. von Voyager empfangen zu können. Du kannst aber auch nicht sagen wie die Signale kodiert sind oder mit welcher Fehlerkorrektur dort gearbeitet wird. Mit welchen Verstärkern z.B. gearbeitet wird oder mit welchen Leistungen solch ein Verstärker beetrieben wird...

aber wie gesagt da hab ich schonmal einiges an Neuigkeiten erhalten.
 

Du kannst aber auch nicht sagen wie die Signale kodiert sind oder mit welcher Fehlerkorrektur dort gearbeitet wird. Mit welchen Verstärkern z.B. gearbeitet wird oder mit welchen Leistungen solch ein Verstärker beetrieben wird...

Nein, tut mir leid. Wie gesagt, spezifisch für DSN kann ich dir diese Fragen nicht beantworten.

Hallo,

gibt es hier wirklich keinen "richtigen" Thread über das DSN (Deep Space Network) der NASA?

Dann schreibe ich einfach hier, denn laut NASA feiert das DSN heute seinen 50. Geburtstag.

http://www.nasa.gov/jpl/news/dsn-50-years/

Das DSN besteht aus drei großen Antennenkomplexen,in Goldstone (Kalifornien), bei Madrid (Spanien) und bei Canberra (Australien). Dadurch wird eine permanente Abdeckung des Sonnensystems gewährleistet.

viele Grüße
Steffen

Hallo Zusammen,

der Deep Space Network Goldstone Complex.
Der Antennenteller am Deep Space Network-Komplex der NASA in Goldstone, Kalifornien, wurde am 11. Februar 2020 fotografiert.
Die Aufnahme hat die Größe: 8256 × 5504 und 5.1 MB.

Details

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA23214

Eine künstlerische Darstellung der Goldstones DSS-23-Antenne.
Das Konzept des Künstlers zeigt, wie die Deep Space Station-23, eine neue Antennenschüssel im Komplex des Deep Space Network (DSN) in Goldstone, Kalifornien, in einigen Jahren fertiggestellt sein wird. DSS-23 wird mit Hilfe von Radiowellen und Lasern mit den Weltraummissionen der NASA kommunizieren. Versenkbare Abdeckungen können sich über die Spiegel in der Mitte der Schale auffächern, um sie vor Witterungseinflüssen zu schützen.

Details

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA23617

Die Goldstone DSS-23-Antenne Grundsteinlegung
Am 11. Februar 2020 haben die NASA, JPL, Militärs und lokale Beamte in Goldstone, Kalifornien, den Grundstein für eine neue Antenne im Deep Space Network (DSN) gelegt, die dann mit allen Weltraummissionen kommuniziert.
Nach der Fertigstellung in zweieinhalb Jahren wird die neue 34 Meter breite Antennenschüssel einen Spiegel und einen speziellen Empfänger für optische oder Laser-Kommunikation von Weltraummissionen enthalten.
Das Bild hat die Größe von 5700 × 3231 und 1.66 MB.

Details

 http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA23618

Beste Grüße
Gertrud

Hallo Zusammen,

die Deep Space Station 43.
Die Antenne der Deep Space Station 43 (DSS-43) des Deep Space Network (DSN) in Canberra, Australien, erstreckt sich über 70 Meter und ist 73 Meter hoch. Sie ist damit die größte lenkbare Parabolantenne der südlichen Hemisphäre.
Sie stellt Arbeiter in den Schatten, wenn sie Upgrades an dem zentralen Kegel durchführen, der  Sender und Empfänger enthält.
Der neue Kegel beherbergt verbesserte Empfänger- und Senderausrüstung für die 48 Jahre alte Antenne.
Ein  Riesenkran half beim Austausch von Teilen, die seit über 40 Jahren an der Antenne betrieben wurden. DSS-43 ist eine von mehreren Antennen an der Canberra Deep Space Network Station und verantwortlich für die Übertragung von Befehlen an das Raumschiff Voyager 2 der NASA. Seit Anfang März 2020 ist DSS-43 für die Upgrades offline, die voraussichtlich bis Januar 2021 fortgesetzt wird, um  sie für die zukünftige Erforschung des Mondes, des Mars und darüber hinaus vorzubereiten. Die NASA betreibt drei Deep Space Network-Stationen in Kalifornien, Spanien und Australien. Jedes verfügt über eine 70-Meter-Antenne sowie mehrere 34-Meter-Antennen, mit denen Dutzende von Raumfahrzeugen das Sonnensystem erkunden können.

Details

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA23795

In einem heiklen Vorgang hebt ein 400-Tonnen-Kran den neuen X-Band-Kegel in die 70-Meter-Antenne der Deep Space Station 43 (DSS-43) des Deep Space Network (DSN) in Canberra, Australien.

Details

http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA23796

Details

https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA23797

Voyager / Pioneer 10 + 11

Beste Grüße
Gertrud

Danke für die Zusammenfassung

Also wenn man die Schüssel plus Antrieb noch über etliche Jahre gut erhalten kann, ist ja alles Andere auch lohnenswert. Denn eine 70m Schüssel von Grund auf neu bauen - das ist in Zeiten des verschleuderten Geldes vielleicht gar nicht drin.

Diese Videos sind zu diesem Thema auch interessant:

https://www.youtube.com/watch?v=FzRP1qdwPKw

Also wenn man die Schüssel plus Antrieb noch über etliche Jahre gut erhalten kann, ist ja alles Andere auch lohnenswert. Denn eine 70m Schüssel von Grund auf neu bauen - das ist in Zeiten des verschleuderten Geldes vielleicht gar nicht drin.

Nach den derzeitigen Planungen wird es keinen Ersatz für die 70 m Antennen des DSN geben. Man restauriert die Antennen noch einmal und stellt sie in 10 bis 15 Jahren außer Dienst. Stattdessen baut man 2 bis 3 34 m Antennen als Ersatz. Damit ist man flexibler. Denn heute ist man technisch in der Lage, Antennen zusammen zu schalten. Genügt eine 34 m Antenne nicht, schaltet man 2 bis 3 Antennen zu einer virtuellen 68 m oder 102 m Antenne zusammen. Damit hat man einerseits einen geeigneten Ersatz für die alternden 70 m Antennen. Außerdem ist diese Lösung günstiger und flexibler.

Bis auf New Horizons sind alle Missionen so ausgelegt, das sie regulär die 34 m Antennen nutzen. Die 70 m Antennen werden nur für für extrem weit entfernte Missionen wie Voyager oder New Horizons, bei wichtigen Manövern oder Problemen genutzt.

Was ist aus dem ursprünglichen Plan geworden bis 2025 alle drei 70 m Antennen durch jeweils vier 34 m Antennen zu ersetzen?

Theoretisch zählt bei solchen Antennen eigentlich die Querschnittsfläche des Hauptspiegels, nicht der Durchmesser.

Eine 70m Antenne müsste also durch 4 34m Antennen ersetzt werden damit man etwas wirklich gleichwertiges hat, ja.

Auch unter Berücksichtigung begrenzter Budgets muss man hier aber wohl auch Kompromisse eingehen. Es sollte ja auch noch Geld für andere Dinge übrig bleiben, etwa optische Kommunikation welche in vielen Fällen eine bessere Alternative sein kann, die aber freilich eine neue Infrastruktur erfordert.