¿Qué pasó con el plan para construir un conjunto de antenas DSN?

Dejaré espacio para otra respuesta para discutir los detalles del estado actual de los planes para construir conjuntos de platos de microondas para Deep Space Network.

Hay un problema práctico con los receptores agrupados que leí en un documento de la NASA en algún lugar , tal vez un informe DESCANSO o en otro lugar, que habla sobre las limitaciones de la potencia del haz en haces formados por conjuntos, en lugar de una sola apertura. El problema tenía un nombre reconocido específico que no puedo recordar, pero la idea es que los arreglos tienen mucho espacio vacío entre los platos, y eso siempre conducirá a una pérdida de energía significativa a una nube gigante de haces laterales cuando haces el cálculo. cuantitativamente.

Estos haces laterales también captan ruido en el modo de recepción, por lo que si un planeta o el Sol están cerca, hay situaciones en las que un patrón escasamente muestreado será mucho más ruidoso que un plato continuo sólido por razones prácticas. Sin embargo, todavía necesito encontrar referencias sobre este.

También señalaré que la banda Ka es la "ventana de agua" atmosférica práctica más alta antes de la óptica ^{† , como se analiza en} la respuesta exhaustiva de @BobJacobsen a la pregunta ¿Cuál es la frecuencia no óptica más alta utilizada o probada para su uso en comunicación en el espacio profundo? ?

^† La óptica también puede incluir bandas infrarrojas, la distinción entre microondas y óptica no es fundamental y se vuelve más borrosa a medida que avanza la tecnología THz. A los efectos de esta respuesta, digamos que "óptico" se refiere a longitudes de onda de aproximadamente uno o dos micrones y más cortas, lo que incluye la mayoría de las fuentes de luz láser compactas mejor desarrolladas que le gustaría colocar en el espacio y de las que depender. Hay láseres de pozo cuántico en cascada para THz, pero estos aún no están realmente "allí" en términos de instalación de naves espaciales.

La óptica es realmente el próximo paso, ya sea desde tierra, o porque el costo de construcción y lanzamiento a LEO está cayendo en picado, hecho desde transpondedores en LEO que luego pueden conectarse ópticamente o mediante microondas a estaciones terrestres muy modestas.

arriba: de aquí , de Experimentos preliminares para la evaluación de enlaces de banda V/W para comunicaciones espacio-tierra .

Como la canción Video Killed the Radio Stars (video "vintage": 1 , 2 , 3 ) (el primer video musical que se mostró en MTV) se lamenta con líneas como

• Te escuché en la radio en el cincuenta y dos, despierto con la intención de sintonizarte.
• En mi mente y en mi auto, no podemos rebobinar, hemos ido demasiado lejos

la tecnología avanza y desplaza cosas grandiosas con cosas nuevas que también serán grandiosas.

En este caso particular, serán las comunicaciones ópticas las que desplazarán la idea de una actualización importante de DSN a arreglos de platos por dos razones:

1. DSN no necesitará actualizaciones urgentes de órdenes de magnitud; lo está haciendo muy bien ahora. Los cambios costosos e importantes ocurren solo cuando son absolutamente necesarios o lo serán pronto.
2. Una tecnología de próxima generación está avanzando bastante bien, basada en tecnologías y conceptos bien establecidos; Propagación de ondas EM en el espacio libre y telescopios cuidadosamente apuntados. No hay incógnitas conocidas, y probablemente tampoco incógnitas desconocidas.

Contempla la arquitectura nocional del "Banco de pruebas de navegación y comunicación espacial " que se encuentra en las diapositivas de Richard Reinhart del Centro de investigación Glenn .

Una de sus fuentes: The DSN Array Development Program, Sander Weinreb, 818-354-4065 23 de mayo de 2002 muestra un gráfico con una velocidad de datos óptica mucho más baja que varias bandas de radio en 2002 con puntos de datos y un orden de magnitud estimado salto predicho 8 años después en 2010 (sin puntos de datos, por supuesto, solo una curva desplazada).

Ya casi estamos en 2020 y la tecnología se ha demostrado varias veces. La tecnología funciona muy bien y es extensible.

Como otra de sus fuentes ( A Cost-Effective Array-based DSN (DSAN); J. Statman (con contribuciones de B. Geldzahler, L. Deutsch y R. Preston) 29/7/2004 ) menciona en 2004:

– La comunicación óptica, que tardará al menos otra década en madurar y dos en estar operativa, tiene un riesgo de desarrollo y puede no ser apropiada para todas las misiones o fases de la misión.

Hemos pasado 1,5 décadas y las cosas están progresando muy bien. Lo que sea que "puede no ser apropiado para todas las misiones o fases de la misión" se refiere, probablemente no justifique la construcción de matrices DSN.