Nadat de Sovjet-Unie op 4 oktober 1957 de kleine Sputnik 1 (84 kg) lanceerde, belandde het Amerikaanse ruimtevaartprogramma in een inhaalrace. Het zou echter tot februari 1958 duren vooraleer het Army Ballistic Missile Agency (ABMA) erin slaagde de Explorer 1 (14 kg) te lanceren. Uiteindelijk werd op 1 oktober 1958 het Amerikaanse ruimtevaart agentschap NASA (National Aeronautics & Space Administration) operationeel teneinde de bestaande ruimtevaart know-how uit militaire en civiele middens te bundelen in één administratie.
Het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van de Caltech universiteit werkte reeds samen met ABMA voor de ontwikkeling van raketten maar werd gevraagd om de data verwerking te doen van het onbemande Pioneer project. JPL-ingenieurs hadden immers het microlock tracking & telemetry systeem ontwikkeld om raketten te volgen en verwezenlijkten een wereldwijd netwerk van antennes om de communicatie met Amerikaanse satellieten te verzekeren. Dit netwerk met antennes in Nigeria, Singapore, Puerto Rico en California bleek te kleinschalig voor het Maan programma dat grote beweegbare antennes vereiste. Begin 1961 realiseerde NASA-JPL een efficiënt data communicatie netwerk van drie grondstations die op de wereldbol 120 graden van elkaar verwijderd zijn zodat men de rotatie van de Aarde kan opvangen teneinde op elk moment en in alle richtingen contact te houden met ruimtetuigen. De grondstations van dit nieuwe Deep Space Network (DSN) bevinden zich in afgelegen gebieden zodat de zwakke radio signalen geen storingen ondergaan van steden, hoogspanningsleidingen, radio- en TV-stations of andere communicatie netwerken. Aanvankelijk gebruikte het DSN 26,0 m antennes te Goldstone, California – VSA, Woomera – Australië en Hartebeest – Zuid Afrika. Om politieke redenen werd dit laatste in december 1963 vervangen door een grondstation in Robledo de Chavela nabij Madrid – Spanje. Het Spaanse Instituto Nacional de Técnica Aerospatial (INTA) beheert het Madrid Deep Space Communications Complex (MDSCC) dat in 1965 klaar was om ingeschakeld te worden bij de dataverwerking van de Mariner IV Mars-missie.
en NASA DSN ondersteunt als DSS 49 - Foto: Philip Corneille
Na de bemande Mercury en Gemini programma’s werd het DSN ingeschakeld om het Apollo project te ondersteunen. Het Spaanse DSN station kreeg een Apollo wing-station met 26,0 m antenne nabij Fresnedillas, zo’n 8 km Noord-Oost van Robledo de Chavela. Het Apollo project vereiste immers S-band communicatie met, enerzijds de Commando capsule in een baan rond de Maan, en anderzijds de Lunar Module op het Maanoppervlak. Bovendien kreeg elk station van het wereldwijde DSN een upgrade in de vorm van een Univac 1218 computer, waardoor het netwerk tot de jaren 1980 operationeel kon blijven. Aangezien DSN-Australië tijdens de Apollo 11 landing een cruciale rol zou spelen, verkreeg het Tidbinbilla - Canberra station de steun van de 64,0 m Parkes Observatory radio antenna in New South Wales. Deze operatie werd mooi weergegeven in de film “The Dish” van Michael Hirsh (2000).
De interplanetaire Pioneer 10 & 11 missies naar Jupiter en Saturnus vormden een grotere uitdaging en elk DSN station werd uitgerust met een 64,0 m radio antenne. Na de Apollo-Skylab missies werden de drie DSN stations op hun locaties geconsolideerd en in 1981 beschikte elk station over meerdere antennes, hernoemd Deep Space Communications Complex (DSCC). Teneinde de interplanetaire Voyager I & II missies naar de buitenplaneten te ondersteunen, werden de 64,0 m antennes vergroot tot 70,0 m antennes met een sterkere 400 kiloWatt zender. Bij de data communicaties voor de flyby van de planeten Uranus (1986) en Neptunus (1989) kreeg DSN steun van de Very Large Array (VLA), bestaande uit zevenentwintig 25,0 m antennes in de San Augustin vlakte nabij Socorro, New Mexico – VSA. Bovendien werden de bekende 64 m "dish" radiotelescoop in Parkes, Australië en de 64 m Usuda antenne, Japan ingezet ter ondersteuning van DSN teneinde een maximum aan Voyager II signalen vanaf Neptunus en Triton op te pikken.
Australische hoofdstad Canberra - Foto: Philip Corneille
Begin de jaren 1990 beschikte elk DSN complex over minimum 4 Deep Space Station (DSS) antennes; een 70,0 m diameter antenne, een 26,0 m antenne en een paar 34,0 m Beam Wave Guide (BWG) antennes. Voor MDSCC - Spanje kregen deze de nummers DSS 54, 55, 63 en 65. NASA gaat er prat op dat de 70,0 m radio antenne ruimtetuigen kan volgen tot op een afstand van 15 miljard kilometer, of ongeveer 100 Astronomische Eenheden ( 1 AE is de gemiddelde afstand van de Zon tot de Aarde = 150 miljoen kilometer). De 34,0 m antennes met hun 20 kiloWatt zender zijn de modernste radio antennes voor het volgen van interplanetaire ruimtetuigen. Deze BWG radio telescopen hebben alle electronica in een bunker onder de antennemontering. De kleinere 26,0 m antenne wordt gebruikt voor communicatie met ruimtetuigen in een baan rond de Aarde tot op 1000 kilometer hoogte. Dankzij de alt-azimuth montering kunnen deze grote antennes zeer laag boven de horizon worden gericht zodat ze onmiddellijk contact kunnen leggen zodra de ruimtetuigen “zichtbaar” worden. Communicatie met ruimtetuigen gebeurt enerzijds door het verzenden (uplink) van gecodeerde instructies (radio navigatie en controle van operaties voor het ruimtetuig) en anderzijds door het ontvangen (downlink) van ruimtetuig telemetrie gegevens en wetenschappelijke data.
Vanaf de radio antennes lopen alle signalen naar het centraal gelegen Signal Processing Center (SPC), van waaruit de gegevens ongewijzigd over microwave en glasvezel verbindingen naar het Deep Space Operations Center (DSOC) van JPL in Pasadena – Californië worden verstuurd. Hier worden de gegevens verwerkt tot bruikbare data voor ruimtetuig controleurs en project wetenschappers. In geval van nood kan het DSN worden ingezet voor steun aan het Tracking & Data Relay Satellite System (TDRSS) dat ondermeer wordt gebruikt voor communicatie met bemande ruimtevaart (ISS) of de Hubble ruimte telescoop. Sinds 2003 krijgt het DSN enorme hoeveelheden data te verwerken, enerzijds omdat oudere ruimtetuigen (Voyager) belangrijke gegevens blijven sturen en anderzijds door de vele nieuwe missies, voornamelijk naar de planeet Mars. Bovendien worden de DSN antennes tevens ingeschakeld voor radio astronomie doeleinden, zowel één antenna als wereldwijde interferometrie, en voor het SETI-project (Search for Extra Terrestrial Intelligence). Tussentijds dienen de antennes nog onderhoud te krijgen, waarbij voor de 70,0 m antenne drie maanden worden voorbehouden.
van de Spaanse hoofdstad Madrid - Foto: Philip Corneille
In november 2003 kreeg DSN – Madrid een extra 34,0 m BWG antenne en werd het complex voorzien van nieuwe netwerk apparatuur. Ondanks de upgrades blijft DSN – Canberra het enige complex in het Zuidelijke halfrond en NASA bouwt momenteel twee extra 34m antennes om aan de vraag van diverse ruimtevaartagentschappen te voldoen. Bovendien bekijkt men de mogelijkheden qua internationale samenwerking met Zuid-Amerikaanse landen om het DSN verder uit te breiden. Op dinsdag 24 december 2013 vierde NASA de 50ste verjaardag van het DSN netwerk. In elk geval blijft het DSN het grootste en meest gevoelige wetenschappelijke telecommunicatie systeem ter wereld, waarvan quasi alle bemande en onbemande ruimtevaart missies alsook radio astronomen prat op kunnen gaan!
Deep Space Network website: http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsn/
