Was ist aus dem Plan geworden, eine DSN-Antennenanlage zu bauen?

Ich werde Raum für eine weitere Antwort lassen, um die Einzelheiten des aktuellen Stands der Pläne zu erörtern, Anordnungen von Mikrowellenschüsseln für das Deep Space Network zu bauen.

Es gibt ein praktisches Problem mit Array-Empfängern, das ich irgendwo in einem NASA-Dokument gelesen habe , vielleicht in einem DESCANSO-Bericht oder anderswo, das von Einschränkungen der Strahlleistung in Strahlen spricht, die von Arrays und nicht von einer einzelnen Apertur gebildet werden. Das Problem hatte einen bestimmten bekannten Namen, an den ich mich nicht erinnern kann, aber die Idee ist, dass Arrays viel Leerraum zwischen den Schalen haben, und das führt immer zu einem erheblichen Leistungsverlust für eine riesige Wolke von Seitenstrahlen, wenn Sie die Berechnung durchführen quantitativ.

Diese Seitenstrahlen nehmen im Empfangsmodus auch Rauschen auf. Wenn sich also ein Planet oder die Sonne in der Nähe befindet, gibt es Situationen, in denen ein spärlich abgetastetes Muster aus praktischen Gründen weitaus lauter ist als eine solide kontinuierliche Schüssel. Ich muss jedoch noch Referenzen zu diesem finden.

Ich werde auch darauf hinweisen, dass das Ka-Band das höchste praktische atmosphärische "Wasserfenster" vor dem optischen ^† ist , wie in @BobJacobsens ausführlicher Antwort auf die Frage Was ist die höchste nicht-optische Frequenz, die für die Verwendung in der Weltraumkommunikation verwendet oder getestet wird, erörtert ?

^† Optisch kann auch Infrarotbänder umfassen, die Unterscheidung zwischen Mikrowellen und Optik ist nicht grundlegend und wird mit fortschreitender THz-Technologie immer unschärfer. Nehmen wir für die Zwecke dieser Antwort an, dass sich "optisch" auf Wellenlängen von ungefähr ein oder zwei Mikrometern und kürzer bezieht, was die meisten gut entwickelten kompakten Laserlichtquellen umfasst, die Sie in den Weltraum stellen möchten und auf die Sie sich verlassen möchten. Es gibt Kaskaden-Quantentopflaser für THz, aber diese sind noch nicht wirklich "da", was das Anbringen von Raumfahrzeugen betrifft.

Optisch ist wirklich der nächste Schritt, entweder vom Boden aus oder weil die Kosten für den Bau und den Start zu LEO sinken, von Transpondern in LEO, die dann optisch oder über Mikrowellen mit sehr bescheidenen Bodenstationen verbunden werden können.

oben: von hier , von Preliminary Experiments for the Assessment of V/Wband Links for Space-Earth Communications .

Wie der Song Video Killed the Radio Stars ("Vintage"-Video: 1 , 2 , 3 ) (das erste Musikvideo, das jemals auf MTV gezeigt wurde) mit solchen Zeilen wie klagt

• Ich habe Sie vor zweiundfünfzig im Radio gehört, als Sie wach dalagen und darauf bedacht waren, sich auf Sie einzustellen
• In meinen Gedanken und in meinem Auto können wir nicht zurückspulen, wir sind zu weit gegangen

Die Technologie bewegt sich weiter und ersetzt großartige Dinge durch neue Dinge, die ebenfalls großartig werden.

In diesem speziellen Fall wird es die optische Kommunikation sein, die aus zwei Gründen die Idee eines größeren Upgrades von DSN auf Dish-Arrays verdrängen wird:

1. DSN wird keine größeren Upgrades dringend benötigen; es geht jetzt gut. Teure und größere Änderungen erfolgen nur dann, wenn sie unbedingt erforderlich sind oder in Kürze erfolgen werden.
2. Eine Technologie der nächsten Generation entwickelt sich recht gut, basierend auf etablierten Technologien und Konzepten; EM-Wellenausbreitung im freien Raum und sorgfältig ausgerichtete Teleskope. Es gibt keine bekannten Unbekannten und wahrscheinlich keine unbekannten Unbekannten.

Sehen Sie sich die fiktive Architektur des "Space Communication and Navigation Testbed" an, die in den Folien Space Communication and Navigation TestbedCommunications Technology for Exploration von Richard Reinhart des Glenn Research Center für die 2013 ISS Research and Development Conference zu finden ist:

Eine Ihrer Quellen: Das DSN Array Development Program, Sander Weinreb, 818-354-4065, 23. Mai 2002, zeigt ein Diagramm mit optischen Daten bei einer viel niedrigeren Datenrate als mehrere Funkbänder im Jahr 2002 mit Datenpunkten und einer geschätzten Größenordnung Sprung 8 Jahre später im Jahr 2010 vorhergesagt (natürlich keine Datenpunkte, nur eine verschobene Kurve).

Wir haben jetzt fast das Jahr 2020 und die Technologie wurde mehrmals demonstriert. Die Technologie funktioniert gut und ist erweiterbar.

Als eine andere Ihrer Quellen ( A Cost-Effective Array-based DSN (DSAN); J. Statman (mit Beiträgen von B. Geldzahler, L. Deutsch und R. Preston) 7/29/2004 ) erwähnt im Jahr 2004:

– Die optische Kommunikation, die mindestens ein weiteres Jahrzehnt bis zur Reife und zwei weitere Jahrzehnte bis zur Betriebsbereitschaft benötigen wird, birgt Entwicklungsrisiken und ist möglicherweise nicht für alle Missionen oder Missionsphasen geeignet

Wir sind 1,5 Jahrzehnte darüber hinaus und die Dinge entwickeln sich gut. Was auch immer „möglicherweise nicht für alle Missionen oder Missionsphasen geeignet“ ist, es rechtfertigt wahrscheinlich nicht den Aufbau von DSN-Arrays.