Deep Space Network - Définition

Introduction

Le réseau Deep Space (réseau de communications avec l'espace lointain) est un réseau de trois stations d'émission/réception équipé d'antennes paraboliques détenu par l'agence spatiale américaine de la NASA. Il est utilisé pour les communications de l'agence avec ses sondes spatiales interplanétaires et dans le cadre de quelques missions en orbite autour de la Terre. Le réseau est également utilisé par d'autres agences spatiales qui ne disposent pas de leur propre réseau d'antennes. Il permet également de localiser des corps célestes avec précision (notamment grâce à l'interférométrie à très longue base) et d'en étudier les propriétés dans un cadre scientifique. Il est géré par le Jet Propulsion Laboratory (JPL).

Il est connu pour ses grandes antennes, dont la plus grande a un réflecteur parabolique de 70 mètres de diamètre.

L'antenne de 70 m de diamètre, à Goldstone

Histoire

L'histoire du réseau Deep Space remonte à 1958, lorsque l'armée américaine passe un contrat avec le Jet Propulsion Laboratory pour assurer la télémétrie d'Explorer 1, premier satellite américain. Des stations d'émission / réception portables sont alors installées au Nigeria, à Singapour et en Californie.

Le Jet Propulsion Laboratory est rapidement intégré à la NASA, institution nouvellement créée le 1^er octobre 1958. En 1959, il est décidé que le réseau Deep Space serait un service de communications géré de façon séparée. Il s'agit ni plus ni moins de la création d'un système de communications commun à toutes les missions interplanétaires américaines.

Utilisations

Le réseau Deep Space est un moyen de communication bidirectionnel : la liaison montante (uplink) est utilisé pour envoyer des commandes, et la liaison descendante (downlink) sert pour la télémétrie. Mais le réseau Deep Space ne se limite pas à la seule fonction de communication entre la Terre et un vaisseau spatial :

• Télémétrie : réception des signaux envoyés par les sondes spatiales. Cela se fait en trois étapes : réception, conditionnement de données puis transmission vers des lieux de traitement.
• Envoi de commandes : contrôle à distance de l'activité des sondes spatiales.
• Tracking radiométrique : communication uni ou bi-directionnelle entre station et sonde pour faire des mesures permettant de déduire la position et la vitesse du mobile. La mesure de distance est basée sur la mesure du temps aller-retour et la vitesse se déduit de l'effet Doppler.
• Interférométrie à très longue base (VLBI) : le but est de connaître avec précision la position d'un objet fixe dans le ciel, comme les quasars, les galaxies ou les étoiles lointaines. La localisation d'une sonde spatiale pourra ensuite se faire par rapport à cet objet plutôt que par rapport à la Terre : cela permet de réduire les incertitudes liées à la rotation de la Terre et aux dégradations du signal sur le trajet. Cette technique de localisation est très utilisée et est appelée Delta Differential One-way Ranging ou Delta VLBI.
• Radio Science : il s'agit d'obtenir des informations scientifiques à partir de la propagation de l'onde radio entre la Terre et la sonde. Lorsque le signal passe à proximité d'un corps céleste, il va être perturbé et les scientifiques peuvent en déduire des propriétés comme la taille de l'objet, sa masse, la densité de son éventuelle atmosphère. On peut aussi caractériser des anneaux planétaires, la couronne solaire ou des plasmas interplanétaires. La gravité peut aussi être étudiée grâce à ce lien radio : quand la sonde passe à proximité d'un objet massif, le trajet de l'onde radio est modifié selon les lois de la relativité générale.
• Radioastronomie : étudier les ondes radio émises par des corps célestes pour en déduire des propriétés sur la composition ou sur les processus physiques.
• Radar-astronomie : envoyer un signal le plus puissant possible et étudier le signal réfléchi.
• Contrôle et monitorage : envoi des données en temps réel aux utilisateurs et aux opérateurs du réseau Deep Space.