Derin Uzay Ağı

Derin Uzay Ağı (Deep Space Network, DSN), NASA'nın Jet Tahrik Laboratuvarı (JPL) tarafından işletilen ve Yer'in üç ayrı noktasındaki dev radyo antenlerinden oluşan küresel haberleşme ağıdır. Ay'ın ötesine giden neredeyse tüm gezegenler arası araçlar, Yer'le bu ağ üzerinden konuşur.

Nasıl işler?

Ağın üç kompleksi birbirinden yaklaşık 120 derece boylam arayla yerleşmiştir: ABD'de Goldstone (Kaliforniya), İspanya'da Madrid yakınlarında Robledo de Chavela ve Avustralya'da Canberra yakınlarında Tidbinbilla. Yer döndükçe uzaktaki bir araç bir istasyonun ufkundan inerken diğerinin ufkundan yükselir; böylece araç ile temas neredeyse sürekli sürdürülebilir.

Her kompleks, çapı 70 metre olan büyük bir çanak ve çapı 34 metre olan birkaç küçük çanaktan oluşur. Çok zayıf sinyalleri yakalamak için çanaklar büyük, alıcılar ise çok düşük gürültülüdür; Güçlü vericiler ise araçlara komut gönderir. Ağ S, X ve Ka bandı gibi radyo bantlarını kullanır. Aynı anda birçok görevi, zamana bölünmüş çizelgelerle işletir; hangi çanağın hangi araca bakacağı planlanır.

Örnekler

Voyager 1 ve 2, New Horizons, Mars gezginleri ve James Webb Uzay Teleskobu (L2'de) DSN ile konuşur. Temmuz 2023'te Voyager 2'ye gönderilen bir komut yanlışlıkla antenini Yer'den yaklaşık iki derece saptırdı ve iletişim kesildi; DSN ekibi, güçlü bir vericiyle "yıldızlararası bağırma" yaparak aracın antenini düzeltmesini sağladı. Canberra'daki 70 metrelik çanak 2020-21'de yenilenirken Voyager 2'ye komut gönderilememişti; çünkü bu araç Güney gökyüzünde seyrettiği için yalnız Canberra'daki 70 metrelik çanakla komut alabiliyordu.

Avrupa Uzay Ajansı da kendi ağını (ESTRACK) işletir; Cebreros, Malargüe ve New Norcia'daki antenleri DSN ile birbirini tamamlar.

Çanaklar dev bir hassasiyetle çalışır: 70 metrelik bir çanak, yüzeyi milimetre düzeyinde hassasiyetle şekillenmiş binlerce ton ağırlığında bir yapıdır ve rüzgârda bile hassas yönelmesini korumalıdır. Komut gönderirken vericiler kilovatlar düzeyinde güç verir; alıcıdan gelen sinyal ise bir watt'ın katrilyonda birinden de küçük olabilir. Aynı çanaklar radar için de kullanılır: Goldstone'daki verici asteroitlere radyo dalgası gönderip yansımasını dinleyerek şekillerini çıkarmıştır. Ağ ayrıca radyo astronomi araştırmalarında ve Yer'in dönüşünün hassas ölçümünde de değerlidir.

Ağın çalışması bir zamanlama oyunudur. Çanaklar, hangi aracın ne zaman Yer'le konuşacağı konusunda çizelgelenir; çoğu araç günde birkaç saatlik bir pencere alır. Birden çok aracı tek çanak aynı yönde yakalayabilir; buna "tek çanakla çoklu uzay aracı" denir. Yer, Mars ve diğer gezegenlerin göreli konumları yüzünden Güneş ile aracın aynı doğrultuya girdiği dönemlerde iletişim birkaç hafta boyunca zorlaşabilir.

Tarihçe

Ağın kökü, Ocak 1958'de ilk ABD uydusu Explorer 1'in telemetrisini almak için JPL'in Nijerya, Singapur ve Kaliforniya'ya taşınabilir istasyonlar kurmasına dayanır. JPL'in Aralık 1958'de NASA'ya devredilmesinin ardından Derin Uzay Ağı, ayrı yönetilen ortak bir haberleşme sistemi olarak tasarlandı. 1960'lardan itibaren Apollo görevleri sırasında da destek sağladı. Çanaklar zamanla büyütüldü; aynı çanaklar daha zayıf sinyalleri yakalayacak biçimde yenilendi.

Ağın en büyük özelliği, onlarca yıl önce fırlatılmış araçlarla bile hâlâ konuşabilmesidir; Voyager araçları bugün hâlâ DSN'in sesine cevap verir.

Neden önemli?

Ağ, derin uzayda araçla konuşmanın tek yoludur ve ortak kullanıldığından kapasitesi sınırlıdır. Daha çok görev başladıkça çanak zamanı rekabeti artıyor. Gelecekte lazer (optik) iletişimle çok daha yüksek veri hızları hedefleniyor ve Ay çevresi için ayrı bir ağ planlanıyor.

İlgili terimler

• Telemetri
• Işık gecikmesi
• Radyo teleskop
• Gezegenler arası sonda
• Voyager programı