12월 24일은 NASA의 딥 스페이스 네트워크(Deep Space Network)가 탄생한 지 60주년이 되는 날입니다. Deep Space Network는 1963년부터 지속적으로 운영되어 왔으며 달 위 또는 그 너머의 우주선과 NASA의 통신을 위한 기반입니다. James Webb 우주 망원경이 포착한 은하수의 눈부신 이미지, Perseverance 탐사선이 화성에서 보낸 최첨단 과학 데이터, Artemis I이 달 반대편에서 보낸 역사적인 이미지 등 모두 네트워크의 거대한 라디오 안테나를 통해 지구에 도달합니다.

이 예술가의 컨셉은 전파와 레이저 통신을 모두 지원할 수 있는 새로운 안테나 접시인 딥 스페이스 스테이션-23이 캘리포니아 골드스톤에 있는 딥 스페이스 네트워크 단지에서 완성된 후 어떤 모습일지 보여줍니다. 이미지 출처: NASA/JPL-Caltech

수십 개의 우주 임무에 중요한 통신 및 항법 서비스를 제공하는 NASA의 심층 우주 네트워크(DSN)가 더 많은 우주 임무를 지원하기 위해 현대화되고 있습니다.

지난 60년 동안 이러한 성과와 기타 역사적인 공헌은 DSN이 제공하는 지상 시설과 서비스를 관리하고 지휘하는 NASA의 우주 통신 및 항법(SCaN) 프로그램에 의해 2024년에 기념될 것입니다.

40개 이상의 임무가 네트워크에 의존하고 있으며, 네트워크는 향후 몇 년 동안 그 수의 두 배를 지원할 것으로 예상됩니다. 따라서 NASA는 새로운 요리, 새로운 기술 및 새로운 접근 방식을 통해 이 중요한 글로벌 인프라를 확장하고 현대화할 미래를 기대하고 있습니다.

캔버라에 있는 NASA의 심우주 통신 센터의 무선 안테나는 호주의 수도 근처에 위치해 있습니다. 이는 전 세계적으로 3개의 Deep Space Network 단지 중 하나이며, 기관이 40개 이상의 우주 임무에 연결되도록 유지합니다. 2023년 12월은 DSN이 60주년을 맞는 날이다. 이미지 출처: NASA/JPL-Caltech

워싱턴에 있는 NASA 본부의 SCaN 네트워크 서비스 이사 대행인 Philip Baldwin은 "DSN은 NASA의 핵심입니다. 지구와 우주 사이에 데이터 흐름을 유지하는 역할을 합니다."라고 말했습니다. "그러나 점점 늘어나는 로봇 임무 포트폴리오와 이제 달 탐사 임무인 Artemis를 지원하려면 DSN 현대화의 다음 단계를 발전시켜야 합니다."

새로운 요구 사항 충족

DSN은 남부 캘리포니아에 있는 NASA의 제트 추진 연구소에서 SCaN을 위해 관리되어 먼 우주선을 추적하고 명령을 보내고 과학 데이터를 수신하는 임무를 수행할 수 있습니다. 이러한 우주선이 항상 지구에 연결된 상태를 유지할 수 있도록 Deep Space Network의 14개 안테나는 캘리포니아주 골드스톤, 호주 캔버라, 스페인 마드리드 등 전 세계 3개 단지에 배치되어 있습니다.

Deep Space Network는 단순한 심우주 정보 서비스 그 이상입니다. DSN이 태양계 전반에 걸쳐 전파 및 중력 과학 실험을 수행하는 방법에 대해 자세히 알아보세요. 출처: NASA/JPL-Caltech

수많은 작업에 걸쳐 네트워크의 적용 범위를 최대화할 수 있도록 디스패처는 DSN 팀 구성원과 협력하여 중요한 작업에 대한 네트워크 지원을 보장합니다. 효율성을 높이기 위해 NASA는 네트워크 운영 방식도 변경했습니다. "Follow the Sun"이라는 프로토콜을 통해 각 컨소시엄은 주간 교대 중에 전체 네트워크를 교대로 실행한 다음 해당 지역에서 근무가 끝나면 다음 컨소시엄에 제어권을 넘겨줍니다. 즉, 기본적으로 24시간마다 진행되는 글로벌 릴레이 경주입니다. 비용 절감은 결과적으로 향상된 DSN을 위한 자금을 제공합니다.

한편 NASA는 안테나 업그레이드 및 추가부터 더 많은 우주선을 지원하고 전송할 수 있는 데이터 양을 획기적으로 늘리는 데 도움이 되는 새로운 기술 개발에 이르기까지 용량을 늘리기 위해 시스템을 개선하는 데 바빴습니다.

그러한 기술 중 하나는 전송에 더 많은 데이터를 포함할 수 있는 레이저 또는 광 통신입니다. JPLDSN의 프로그램 부책임자인 에이미 스미스(Amy Smith)는 “레이저 통신은 NASA가 원거리 우주 임무와 통신하는 방식을 바꿀 수 있다”고 말했다.

DSN이 설립된 지 6년 후인 1969년에 촬영된 이 사진에는 Deep Space Network의 캔버라 단지에 단 하나의 무선 안테나 레이돔만 있습니다. 캔버라는 이제 34미터(112피트) 안테나 3개와 70미터(230피트) 안테나 1개로 구성됩니다. 출처: NASA/JPL-Caltech

NASA는 지구 궤도와 달에서 기술을 성공적으로 테스트한 후 이제 DSOC(Deep Space Optical Communications) 기술 시연을 사용하여 장거리 레이저 통신을 테스트하고 있습니다. 기관의 프시케(Psyche) 임무에 탑승한 DSOC는 먼 화성에서 고대역폭 데이터를 전송할 수 있다는 것을 입증하기 위한 목표로 이미 3100만 킬로미터 떨어진 곳에서 레이저를 통해 지구로 비디오를 전송했습니다.

"NASA는 레이저 통신이 가능하다는 것을 입증하고 있으므로 이제 기존 무선 안테나 내에 광학 터미널을 구축하는 방법을 조사하고 있습니다. 이러한 하이브리드 안테나는 여전히 무선 주파수를 전송 및 수신할 수 있을 뿐만 아니라 광학 주파수도 지원할 수 있습니다"라고 Smith는 말했습니다.

크기를 보여주기 위해 NASA의 딥 스페이스 네트워크(Deep Space Network)의 230피트 너비 딥 스페이스 스테이션 14 안테나를 축구장 위에 겹쳐 놓은 예술가의 렌더링. 출처: NASA

기술 유산

NASA와 Deep Space Network는 처음부터 새로운 기술을 채택했습니다. 네트워크의 기원은 JPL이 JPL이 제작한 최초의 성공적인 미국 위성인 Explorer 1에서 원격 측정 데이터를 수신하기 위해 휴대용 무선 추적 스테이션을 배포하기로 JPL이 미국 육군과 계약을 맺은 1958년으로 거슬러 올라갑니다. Explorer 1이 발사된 지 불과 며칠 후, 그리고 그해 후반에 NASA가 설립되기 전에 JPL은 초기 Pioneer 임무부터 시작하여 미래의 심우주 임무를 지원하기 위해 전례 없는 통신 네트워크를 만드는 데 필요한 것이 무엇인지 결정하는 임무를 맡았습니다.

1958년 NASA가 설립된 후 JPL의 지상국은 "심우주 계측 시설"로 명명되었습니다. 1963년 이전에는 기본적으로 독립적으로 운영되었습니다. 1963년에 DSN이 공식적으로 설립되었으며 지상국은 곧 완공될 JPL의 새로운 네트워크 제어 센터에 연결되었습니다. 우주 비행 작전 시설로 알려진 이 건물은 DSN의 세 글로벌 단지의 데이터가 전송되는 "우주의 중심"으로 남아 있습니다.

JPL의 성간 네트워크(Interstellar Network) 부국장인 브래드포드 아놀드(Bradford Arnold)는 "우리는 60년 동안 기술 혁신을 주도해 왔으며, 우리 행성과 그것이 거주하는 우주에 대한 수많은 발견으로 이어진 수백 개의 임무를 지원해 왔습니다"라고 말했습니다. "우리의 놀라운 인력은 오늘날에도 이러한 혁신을 계속 추진하여 향후 60년 간의 우주 탐사와 과학 발전을 위한 견고한 기반을 마련하고 있습니다.""

컴파일된 소스: ScitechDaily