Antena de 70 metros en el complejo de la Red de Espacio Profundo en Goldstone, California

El 28 de 2001, una señal débil alcanzó la tierra más allá de la órbita de Plutón. Fue la nave de la NASA Pioneer 10, esforzándose por comunicarse con sus controladores terrestres, el mensaje venía en una señal de radio que registraba apenas una mil millonésima de una billonésima parte de un vatio.

¿Cómo se escucha una transmisión que no puede hacer que una bombilla se ilumine en un millón de años? Es el día a día del trabajo de la extraordinaria Red de Espacio Profundo de la NASA (DSN)

El DSN es un sistema global de comunicación con las naves interplanetarias. El mayor y más sensible sistema de telecomunicaciones científicas del mundo, también interpreta observaciones astronómicas y de radar para la exploración del sistema solar y del universo.

“La comunicación con misiones en el espacio profundo es difícil”, dice Joseph Statman, responsable de la Oficina de Ingeniería de la Misión Espacio Profundo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL). “Requiere antenas extremadamente grandes, transmisores enormes y receptores muy sensibles”.

El DSN consiste en tres grupos de antenas separadas aproximadamente 120 grados alrededor del mundo: en Goldstone, en el Desierto de Mojave de California; cerca de Madrid, España; y cerca de Canberra, Australia. “La estrategia aquí es que no importa dónde esté la nave espacial, siempre estás en contacto con ella”, explicó Statman. Cada complejo está situado en zonas semi montañosas y terrenos con forma de cuenco para blindarse de interferencias de radio frecuencia.

Las situaciones del DSN en España, Australia y California están separadas aproximadamente 120 grados longitudinalmente, lo cual permite la observación continua y la coincidencia adecuada para las transmisiones de radio de las naves espaciales desde un complejo hasta el siguiente.

La pieza central de cada DSN es una antena enorme de 70 metros de diámetro (230 pies) capaz de seguir a las naves espaciales más de 16.000 kilómetros (10.000 millas) desde la Tierra. Ordenado alrededor del plato hay una colección de antenas de 34 metros, 26 metros y 11 metros. Las antenas de 26 metros se caracterizan por tener instalado un doble eje astronómico que les permite desde apuntar bajo en el horizonte a recoger los movimientos rápidos de los satélites que orbitan la Tierra tan pronto como entran en su visión. Pueden seguirlos hasta tres grados por segundo.

Las antenas del DSN se comunican con las naves espaciales en frecuencias de 2.2 GHz., 8.4 GHz, y 32 GHz. En comparación, la frecuencia más baja, 2.2 GHz, es casi la misma que las ondas de radio que cocinan la comida dentro de los hornos microondas caseros.

Todas las antenas se comunican con el Centro de Operaciones del Espacio Profundo en el JPL en Pasadena, California. El personal del centro dirige las operaciones, transmite instrucciones y supervisa la calidad de la telemetría de la nave espacial y de los datos de navegación entregados a los usuarios de la red de trabajo.

Recientemente la NASA anunció que están actualizando el DSN para poder manejar una subida en el tráfico interplanetario

La nave especial de la NASA Stardust, será una de las muchas misiones distantes de las que se encargará la Red de Espacio Profundo en el 2003

“Nos estamos preparando para un período decisivo que comienza en noviembre del 2003”, dice Raich Miller, principal responsable del JPL. Será cuando los Estados Unidos, Europa y Japón todos tengan misiones llegando a Marte. Eso incluye a los Rovers de Exploración Marciana de la Nasa en el 2003, a la misión Mars Express de la ESA y a la nave espacial japonesa Nozomi. Al mismo tiempo la Stardust y el Espacio Profundo 1 estarán encontrando cometas y una tercera misión llamada “CONTOUR” será lanzada. Y, por supuesto, otras misiones en marcha necesitarán continuar con sus necesidades de comunicación.

“[Esas nuevas] Misiones tendrán lugar en la misma parte del cielo”, dice Statman, que describe el área donde las naves se agruparán como una rebanada de cielo con Marte en el Medio. “Necesitamos seguirlas pero no tenemos suficientes antenas”.

Madrid recibirá una antena nueva de 34 metros que incrementará el seguimiento disponible de naves espaciales alrededor de 105 horas por semana cuando Marte está a la vista. La capacidad del complejo de Madrid es actualmente de 315 horas.

“La capacidad de seguimiento es proporcional al número de antenas en cada lugar”, dice Statman. “Por el momento, Madrid es el lugar más crucial para una actualización simple debido a que necesitamos mayor tiempo de seguimiento allí”.
Goldstone ya soporta 420 horas por semana de comunicación de espacio profundo, una figura que se expandirá hasta 525 horas cuando la antena existente se encienda en el 2003. “Tanto los japoneses como los europeos han seguido antenas en Australia”, dice Statman, “por lo que ellos ayudarán con las comunicaciones de esas longitudes.

Los astrónomos utilizaron el radar Goldstone para figurar el asteroide cercano a la Tierra 1999KW4 cuando pasó cerca el mes pasado. Descubrieron que la roca espacial era una binaria! [más información]

Como parte de la actualización, los sistemas de hardware y software obsoletos serán retirados y reemplazados por otros que sean más fiables y, en algunos casos, automáticos. También Madrid y Canberra recibirán equipamiento de proceso que permitirá a los operadores combinar señales de múltiples antenas, incrementando su sensibilidad a la transmisión lejana. Goldstone ya lo puede hacer.

Cada bit de sensibilidad extra es bienvenido, dice Statman. La potencia total de una señal que llega a la antena de la red de una transmisión de una nave espacial de fuera del Sistema Solar es 20 millones de veces más débil que la potencia de la pila de un reloj digital moderno.

Recibir señales de sondas espaciales no es lo único que el DSN hace – Es un poderoso instrumento científico de propio derecho. La antena de 70 metros de Goldstone, por ejemplo, funciona como un potente sistema de radar solar. Captura imágenes de radar de planetas y asteroides, busca agua en la luna y ayuda a escoger lugares de aterrizaje en Marte. Juntas, las tres facilidades de los DSN junto con otras antenas alrededor del mundo forman un Punto de referencia para que el interferómetro pueda espiar en los corazones de los quasar, medir el movimiento continental de la tierra – incluso probar la relatividad general.

¡Nada mal para un poco de brillo lunar!

La Red del Espacio Profundo de la NASA verdaderamente es un tesoro internacional, y está a punto de ser aún mejor. Para más información acerca del DSN y sus actualizaciones en curso, por favor visita la página web de la Red del Espacio Profundo del JPL.

Nota del Editor: La Red del espacio profundo está financiada y dirigida por la Oficina Administrativa de Operaciones espaciales y Code S.