Síť Deep Space Network

Deep Space Network - to zní jako název nového sci-fi románu. Ve skutečnosti se jedná o ryze pozemský projekt, který ovšem zaslouží obdiv. (délka blogu 3 min.) 

Když jsem v minulých blozích popisovala fantastické projekty NASA a ESA, přišel jeden jejich aspekt příliš zkrátka - rozsáhlá pozemská komunikační síť. A není to jen tak ledajaká technologie - musí se totiž vyrovnat se spoustou problémů, které jsou specifické právě pro výzkum vesmíru. 

Minulost

První snímky, které byly pořízeny na oběžné dráze Země (tedy zjednodušeně “ve vesmíru”), byly pořízeny klasickým způsobem, pomocí analogových fotoaparátů. Bylo to v době, kdy ještě neexistovala dnešní moderní technologie, která věc značně zjednodušuje. 

Do vesmíru byly tehdy vypouštěny satelity, fotoaparáty na jejich palubě exponovaly film a poté se družice vracely zpět na zem. Filmy se pak vyvolávaly a s jejich pomocí se pořizovaly běžné papírové fotografie.

Dnešní moderní výzkum vesmíru by takto samozřejmě nebyl možný. Moderní projekty pracují s obrovským množstvím dat, které zasílají na Zemi. Z řídících středisek často naopak dostávají povely pro další výzkum. 

A tady se objevují specifické problémy, typické právě pro výzkum vesmíru. 

Satelity na oběžné dráze Země

Komunikace s oběžnou dráhou Země (například stanicí ISS) na první pohled nevypadá příliš extravagantně. Vždyť naše mobilní telefony dnes umí komunikovat dokonce i na větší vzdálenosti, než v jaké se nachází ISS. Problém spočívá v rychlosti, kterou se vesmírná stanice pohybuje po oběžné dráze. ISS se nachází ve výšce zhruba 320 - 410 km a kolem naší planety oběhne jednou za zhruba 93 minut. Z určitého bodu na Zemi se s ní tedy dá komunikovat jen krátce - jednou za jeden a půl hodiny. To je samozřejmě velice nepraktické. NASA, ESA a ostatní vesmírné agentury naštěstí už dávno zrealizovaly celou síť radioteleskopů, které  umí komunikovat i se satelity, obíhajícími velkou rychlostí na oběžné dráze Země. 

Vzdálené satelity a mise

Sondy, které se vydaly k Marsu nebo dokonce k ještě vzdálenějším cílům, konfrontují vědce s jiným problémem. Je jím právě vzdálenost. Rádiový signál, kterým komunikují vzdálené mise s řídícím střediskem, totiž v souladu s fyzikálními zákony ztrácí na intenzitě s druhou mocninou vzdálenosti. Aby byla umožněna rychlá a kvalitní komunikace, musí být ale signál dostatečně silný. Pro srovnání - když dorazí na Zemi signál ze sondy Voyager, je tak slabý, že dokonce i každá buňka v našem těle má k dispozici více energie. Zatímco píšu tento blog, komunikuje například DSN se sondou Voyager 1, která je vzdálená 23,89 miliardy km (1,84 světelného dne). Anténa zachytává 160 bitů za vteřinu. Síla signálu je 2.55 x 10-19 W. 

Navíc nesmí být přijímací anténa příliš rušena naším běžným pozemským životem - což je možná největší problém.

Deep Space Network

Deep Space Network se skládá z různě velkých rádiových antén. 

Přitom se liší od běžných astronomických radioteleskopů, které se používají ke sledování vesmíru. V ideálním případě se taková anténa neumisťuje na co nejvyšší horu, ale spíše do údolí, kde není rušena pozemskými rádiovými zdroji. Komunikaci ruší dokonce i běžné letecké koridory. Také počasí hraje určitou roli. Rádiové signály lze sice přijímat i za deště, ale časté bouřky nebo tvorba ledu na velkých anténových konstrukcích samozřejmě nejsou optimální. 

Komunikace s vesmírnými misemi

Pokud chceme mít trvalé spojení se vzdálenou kosmickou lodí, potřebujeme na Zemi alespoň tři přijímače. Na zeměkouli musí být rozmístěny poměrně rovnoměrně. Kontakt udržuje vždy alespoň jeden z nich. Když z pohledu jedné stanice cíl zapadá, měl by z pohledu další být již nad obzorem, aby se komunikace nepřerušila. Antény si tak cíl prakticky předávají jako by si přehazovaly míč. 

DSN NASA a ESA

Síť NASA se skládá ze tří základních komplexů. Jedním z nich je v Goldstone v Mohavské poušti v Kalifornii, další blízko Madridu a poslední z nich se nachází blízko australského města Canberra. 

Zpočátku byl komplex v Goldstone vybaven třemi 26 metrovými anténami a jednou 64 metrovou anténou. Systémy v Madridu a Austrálii měly jen 26 metrové antény. 

Postupně se samozřejmě celá síť zdokonalovala. V Goldstonu jsou například od konce 90. let aktivní čtyři antény s průměrem 34 metrů a jedna 70 metrová anténa. Síť má také k dispozici radioteleskop Parkes (s průměrem 64 metrů), který se však do sítě zapíná pouze v případě potřeby. 

Také ESA má svou vlastní síť stanic v různých zemích světa. Část z nich může být propojena se sítí NASA Deep Space Network. 

Práci sítě DSN můžete mimochodem sledovat na internetu live - když zajdete na následující adresu:

https://eyes.nasa.gov/dsn/dsn.html

Najdete tu seznam teleskopů i misí, se kterými právě komunikují, jejich vzdálenost nebo třeba rychlost, kterou se právě předávají data. Hezkou zábavu!