Il y a plus de 50 ans, à l'aube du vol spatial habité, les premiers astronautes courageux n'ont pu communiquer avec les opérateurs de contrôle de mission sur Terre que sur environ 15 % de chaque orbite. Si cela était vrai aujourd'hui, la Station spatiale internationale ne serait en contact avec le sol que moins de 15 minutes sur son orbite de 90 minutes. Aujourd'hui, des communications presque continues avec la station spatiale et d'autres missions en orbite terrestre sont possibles grâce à un réseau de communication spatial permettant une couverture de communication mondiale presque continue pour les astronautes et les missions robotiques.

Les satellites de suivi et de relais de données (TDRS) de la NASA ont fourni des services de communication et de navigation essentiels aux missions de la NASA dans le cadre du réseau spatial (SN) depuis le lancement du premier satellite, TDRS-A, en 1983. Le prochain satellite du réseau, TDRS-M, est prévu pour le lancement le 18 août, 2017. Les satellites reçoivent initialement une désignation de lettre, puis lorsqu'ils atteignent leur orbite et deviennent opérationnels, leur nom passe d'une lettre à un chiffre. Avec l'ajout du TDRS-M à la flotte, être désigné TDRS-13, la SN aura la capacité de fournir un soutien aux communications spatiales et à la navigation jusqu'au milieu des années 2020.

Le réseau spatial est un réseau de communication construit et exploité par le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Le programme TDRS a été créé en 1973 pour réduire la dépendance de la NASA vis-à-vis des stations au sol du monde entier. Avant TDRS, les missions spatiales telles que Skylab (la première station spatiale américaine) et la navette spatiale ne pouvaient communiquer qu'avec leurs équipes au sol en passant au-dessus des antennes de la station au sol du réseau de communication. Ces passes n'ont duré que quelques minutes, entraînant une communication intermittente.

Une fois les deux premiers TDRS devenus opérationnels, la couverture des engins spatiaux en orbite terrestre basse est passée à 85 %. Les 15 pour cent non couverts, au dessus de l'océan Indien, était connue sous le nom de "zone d'exclusion, " ou ZOE. Avec la construction du terminal terrestre à distance de Guam, déclaré opérationnel en 1998, la ZOE a été fermée et la couverture de la mission en orbite terrestre a augmenté à plus de 99 % de chaque orbite. Cette communication constante est essentielle aux missions humaines et scientifiques de la NASA.

Actuellement, il y a neuf TDRS en orbite, positionné au dessus de l'océan Atlantique, l'océan Pacifique et l'océan Indien. Grâce à trois fréquences différentes d'ondes radio (bande S, bande Ku et bande Ka), Le TDRS relie plus de 99 % des données de mission de la NASA et fournit des données pour naviguer dans ces missions en orbite terrestre basse. Les différentes fréquences sont capables de communiquer différentes quantités de données à la fois. bande Ka, par exemple, peut communiquer le plus de données à la fois des trois. Les engins spatiaux transmettent leurs données via TDRS à des stations au sol qui transmettent ensuite les données reçues aux scientifiques et à ceux qui dirigent la mission pour analyse et nouvelles découvertes possibles sur l'univers.

Peu de temps après le lancement de TDRS-10, La NASA a déterminé que le réapprovisionnement de la flotte avec des satellites supplémentaires était nécessaire et a commencé à travailler sur la troisième génération :TDRS-11, TDRS-12 et TDRS-M. Bien que chaque génération TDRS soit distincte (par exemple, les deuxième et troisième générations de TDRS fournissent un service en bande Ka avec des débits de données plus élevés que la première génération), ils sont fonctionnellement identiques, fournir des services de communication spatiale fiables.

La NASA développe actuellement son architecture de communications spatiales de nouvelle génération, y compris les communications laser, également connu sous le nom de communications optiques, qui encode les données sur un faisceau de lumière qui est transmis entre les engins spatiaux et éventuellement aux terminaux terrestres. La radio et les lasers voyagent à la vitesse de la lumière, mais les lasers voyagent dans une bande passante de fréquence plus élevée. Cela leur permet de transporter plus d'informations que les ondes radio, ce qui est crucial lorsque les missions collectent des quantités massives de données et disposent de fenêtres de temps étroites pour renvoyer ces données sur Terre.

Les données scientifiques reçues du TDRS au cours des 34 dernières années ont fourni des informations vitales pour faire des découvertes sur notre univers. Une découverte particulièrement remarquable a reçu le prix Nobel de physique en 2006 pour la découverte d'un corps noir et la caractérisation du rayonnement de fond diffus cosmologique de la mission Cosmic Background Explorer (COBE).

Les communications laser peuvent être une prochaine étape dans les communications spatiales pour les réseaux de communications spatiales de la NASA, et quelle que soit la technologie utilisée, le réseau spatial sera avec la station spatiale et plus de 40 autres missions de la NASA pour les années à venir, fournissant une connectivité critique de navigation et de communication 24 heures sur 24 et dans le monde entier.