Nuova antenna per le missioni verso la Luna, Marte e oltre

Come apparirà DSS-23 al termine della costruzione. Credit: NASA.

Le missioni nello spazio profondo richiedono grande potenza e precisione nella trasmissione di segnali radio per comunicare con la Terra. Non solo: anche se il segnale arriva correttamente, dopo aver viaggiato per milioni di chilometri è così debole che è difficile riceverlo privo di errori con una classica antenna a dipolo. Serve qualcosa di più grande e preciso, come un’antenna parabolica. Ma più grande di un’antenna singola.

La NASA possiede un’infrastruttura di comunicazione per le missioni nello spazio profondo da diversi anni. Si chiama Deep Space Network (DSN) ed è situata strategicamente in tre punti angolarmente molto distanti del globo per poter coprire qualunque zona del sistema solare indipendentemente da come è orientata la Terra. È in esercizio ininterrottamente dal 1963 e ha sempre svolto ottimamente il suo lavoro senza sentire gli acciacchi dell’età. Ultimamente, però, le linee sono un po’ sovraffollate, il numero di missioni operative aumenta sempre più e la capacità del sistema inizia a essere limitata per sostenere un buon livello di connettività. Soprattutto nel decennio che verrà, se l’esplorazione umana si spingerà oltre la Terra, sia che si vada sulla Luna o su Marte, servirà un centralino più potente per le chiamate interplanetarie.

Cerimonia di avvio lavori per DSS-23. Credit: NASA.

I tre punti geografici dove è localizzato il DSN sono nel deserto del Mojave, in Californa, Stati Uniti; a Madrid, in Spagna e a Canberra, in Australia. Recentemente due nuove antenne sono state costruite a Canberra e due sono in costruzione a Madrid. L’11 febbraio 2020 è stato dato il via ai lavori per la costruzione di un’altra antenna, la DSS-23, al Goldstone Deep Space Communications Complex, la sede statunitense del DSN. Verrà completata in due anni e mezzo e benché non sarà la più grande avrà capacità di comunicazione migliori.

In tutti e tre i complessi ci sono antenne di varie dimensioni, tipicamente una da 74 metri di diametro, varie da 34 metri e altre di diverse dimensioni per scopi più specifici, destinate a frequenze allocate in varie bande da 2.000 a 32.000 MHz. La nuova DSS-23 sarà di 34 metri di diametro, ma con una peculiarità che le dà una marcia in più rispetto alle altre: avrà degli specchi e uno speciale ricevitore laser per comunicazioni ottiche nello spazio profondo. La tecnologia di comunicazione laser è già regolarmente in uso in alcune missioni scientifiche in orbita terrestre, come per esempio su Sentinel-1A, ed è anche stata testata sulla ISS; è particolarmente efficace quando il volume di dati da scambiare è notevole, ma non è ancora stata testata su distanze più lunghe.

Schema di comunicazione tra Psyche e la Terra, con un flusso dati dell’ordine di centinaia di megabit dal secondo. Credit: NASA.

Se un giorno ci sarà un equipaggio su Marte le comunicazioni laser saranno importantissime. Gli uomini devono infatti comunicare con la Terra molto di più di quanto non facciano le sonde robotiche (che attualmente hanno una capacità di banda limitata a 500 kb/s) non solo per lo scambio diretto di dati ma anche per il sistema di monitoraggio del supporto vitale. Nel 2023 la ricetrasmissione laser verrà testata oltre l’orbita terrestre, benché non con DSS-23 ma con delle stazioni già funzionanti, nel corso della missione Psyche, diretta sull’omonimo asteroide. Anche in caso di successo la tecnologia laser si affiancherà alle comunicazioni radio senza sostituirle, in quanto rimane sensibile alle condizioni climatiche terrestri, che oscurano il segnale in caso di nuvolosità consistente.

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