Antennes au sol du satellite de suivi et de relais de données (TDRS) au complexe White Sands de la NASA à Las Cruces, Nouveau Mexique. Crédit : Centre de vol spatial Goddard de la NASA
La capacité de transmettre et de recevoir des données est cruciale dans l'exploration spatiale. Les engins spatiaux ont besoin de capacités réseau robustes pour envoyer des données, y compris des fichiers volumineux tels que des photos et des vidéos, capturées par des instruments embarqués vers la Terre, ainsi que pour recevoir simultanément des commandes des centres de contrôle. La NASA a fait des progrès significatifs pour améliorer les capacités de communication spatiale de l'agence tout en maintenant simultanément les opérations et le service en cours pour un grand nombre de missions.
Le projet Space Network Ground Segment Sustainment (SGSS) a mis en œuvre des mises à niveau critiques de l'infrastructure de communications spatiales de la NASA en modernisant les terminaux au sol de suivi et de relais de données (TDRS) et en améliorant de nombreuses capacités du système. En orbite 22, 300 miles au-dessus de la Terre, plusieurs TDRS fournissent des liens de communication entre les satellites en orbite, comme le télescope spatial Hubble et la Station spatiale internationale, et des centres de contrôle au sol. Le TDRS permet aux missions d'être en contact presque constant avec leurs centres de contrôle et de données sur Terre.
En avril 2021, l'équipe SGSS a terminé les mises à niveau initiales des systèmes sur les sites du Second TDRS System Ground Terminal (STGT) et du White Sands Ground Terminal (WSGT), situé au complexe White Sands de la NASA à Las Cruces, Nouveau Mexique.
Ces mises à niveau comprenaient l'installation de nouveaux équipements pour prendre en charge les antennes de communication TDRS aux emplacements STGT et WSGT. Environ 40 racks d'équipements électroniques et informatiques ont été installés dans chacun des deux sites, reflétant une réduction de plus d'environ 80 % du nombre de racks nécessaires pour prendre en charge les opérations TDRS par rapport à l'ancien équipement. En outre, l'équipe a mis à niveau plusieurs antennes au sol, comprenant une antenne de mission principale, quatre antennes de test, et une antenne de communication de secours qui peut être utilisée si l'une des antennes de mission devient indisponible.
Les améliorations permettent à plus de données de circuler dans le système, créer des modes de transfert de données supplémentaires, et augmenter la fiabilité de l'antenne. Ces fonctionnalités sont conçues pour assurer un flux de données ininterrompu, permettant de futures découvertes.
Combineur/diviseur radial SGSS entouré par l'amplificateur de puissance à semi-conducteurs pour la transmission en bande Ku. Crédit :Goddard Space Flight Center de la NASA
« La mise à niveau du système au sol existant a modernisé l'électronique et utilise davantage de produits disponibles dans le commerce. Cela devrait contribuer à réduire le coût de maintenance des systèmes comme le TDRS, et aide à rendre l'extensibilité, la flexibilité, et l'évolutivité plus simple, " a déclaré Tom Gitlin, le chef de projet adjoint, technique pour SGSS. "SGSS est toujours compatible avec l'ancien système, mais offrira de nouvelles fonctions, des débits de données plus élevés, et prendre en charge des schémas de codage de données plus modernes."
Le projet SGSS a converti une ancienne antenne WSGT pour prendre en charge deux bandes de fréquences radio pour la communication vers et depuis un TDRS. Cette antenne nouvellement modifiée peut transmettre en utilisant la bande Ku - utilisée pour les communications avec le TDRS pour les opérations normales, et en bande S :utilisé lors du stockage d'un TDRS en orbite ou lorsque la bande Ku n'est pas disponible pour une raison quelconque. Avant cette mise à niveau, l'antenne ne supportait que la fréquence de la bande Ku. Avec le système SGSS opérationnel, cette antenne peut facilement basculer entre les deux bandes en cas de besoin, s'assurer que les services de communication TDRS ne sont pas interrompus et minimiser le besoin de changer les actifs d'antenne.
La NASA n'a jamais effectué une mise à niveau de cette ampleur tout en maintenant simultanément les opérations. Une grande partie de la technologie de borne au sol existante utilise une signalisation analogique qui subit une dégradation lorsqu'elle se déplace à travers la borne au sol. Le système SGSS convertit les chemins de transport du signal sous forme numérique, qui ne subit pas de pertes ni de dégradation du signal. SGSS numérise les signaux immédiatement à l'antenne de la station au sol.
« Il s'agit de la première mise à niveau majeure d'une station au sol complète alors que l'équipement existant était encore en cours d'utilisation, " a déclaré Richard von Wolff, déploiement, transition, et responsable des opérations de SGSS.
Travaillant sur place à White Sands, Von Wolff a pris en charge la préparation de l'équipement pour le déploiement et s'est assuré que la transition des opérations se fasse en douceur. En plus d'effectuer ces tâches en parallèle avec le renouvellement de l'équipement, il s'est assuré que la formation et la documentation opérationnelles seraient prêtes afin qu'une fois les mises à niveau terminées, le système SGSS peut être transféré au projet ACCESS (Advanced Communications Capabilities for Exploration and Science Systems) de la NASA. ACCESS a assumé la responsabilité du système et effectue des tests supplémentaires et des modifications si nécessaire.
Ces mises à niveau sont la troisième génération d'améliorations sur le site et font entrer White Sands dans l'ère numérique, permettant de réduire les coûts de maintenance du système TDRS, et fournir des débits de données plus élevés avec des perturbations minimales. La nouvelle infrastructure supportera la prochaine génération de satellites, permettant à la NASA d'en découvrir plus sur notre planète, le système solaire, et au-delà.
