深空测控系统一般由深空航天器上的星载测控分系统、分布于地面的深空测控站、深空任务飞行控制中心以及将地面各组成部分连接在一起的通信网组成. 通常, 将地面的多个深空测控站组成的测控网称为深空网或深空测控网, 它特指专门用于深空航天器测控和数据传输的专用测控网. 其特点是配有大口径抛物面天线、大功率发射机、极高灵敏度接收系统、信号处理系统以及高精度高稳定度时间频率系统, 能完成对距离地球200万公里以远深空航天器的测控任务。
为了克服地球自转影响, 实现对深空航天器的连续测控覆盖, 深空测控网的布局通常是在全球范围内经度上间隔约120°布站, 这样可以确保对距离地球表面在3万公里以上的航天器进行连续测控。美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA) 深空网布局对不同轨道高度航天器的测控覆盖示意. 综合考虑跟踪弧段和天线性能等因素, 深空站的站址纬度通常选择在南北纬30°~40°之间。
目前, 美国、欧洲航天局(European Space Agency, ESA)、中国等已经建立了深空测控网. 俄罗斯、日本、印度、意大利、德国等国家也研制建设了自己的深空测控设备, 但并未形成完整的深空测控网.
1、NASA深空测控网
美国NASA深空网由在全球按经度间隔接近120°∘分布的三处深空通信综合设施组成, 分别位于美国加州的戈尔德斯通(Goldstone)、西班牙的马德里(Madrid)和澳大利亚的堪培拉(Canberra). 深空网的操作控制中心位于美国加州帕萨迪纳(Pasadena)的喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory, JPL). NASA深空网是目前世界上能力最强、规模最大的深空测控通信系统. 系统始建于1958年, 1961年建成包括戈尔德斯通、澳大利亚伍默拉(Woomera)和南非约翰内斯堡(Johannesburg) 3个深空站的系统, 1963年正式命名为深空网; 之后在1965年新建了西班牙马德里和澳大利亚堪培拉两个深空站. 直到1974年, 堪培拉和马德里站取代了伍默拉和约翰内斯堡(NASA关闭了了两处设施), 形成了目前的三站格局.
2、ESA深空测控网
ESA深空网的建设始于1998年, 目前已经建成了3个全球分布的具有35 m口径天线的深空站, 分别是澳大利亚新诺舍(New Norcia)站、西班牙塞夫雷罗斯(Cebreros)站和阿根廷马拉圭(Malargüe)站, 3个深空站可以由位于德国达姆施塔特(Darmstadt)的欧洲空间操作中心(European Space Operations Centre, ESOC)进行远程操作控制. ESA是世界上第2个建成全球布站深空测控网的航天机构.
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