NASA通訊網路加倍提升給空間站數據傳輸速率

國際空間站上的生活依賴著海量數據，它們的用途涵蓋了從指揮空間站到提供實時高清錄像的一切，其中基於數百次科技實驗的數據，則用於宇航員們的電視直播。空間站上所有的數據都是通過太空通訊網路（Space Network, SN）來傳輸的，而不久以後，該網路將加倍現有的帶寬。

通過NASA太空通訊網路由太空送往地球的數據流

NASA的太空通訊網路是國際空間站的首要通訊服務供應商。此動畫中，太空通訊網路利用一組跟蹤和數據中繼衛星（TDRS）從空間站採集數據。採集完成後的數據由TDRS轉發回位於新墨西哥州白沙的太空通訊網路地面終端，繼而發往休斯敦NASA約翰遜太空中心的任務控制中心。

來源：NASA戈達德太空飛行中心/製片人, Amber Jacobson

目前，SN向空間站傳送和接收的速度為每秒300兆位（Mbps），兩倍於一般美國家庭的典型高網速。空間站向任意傳輸範圍內的TDRS衛星發送數據，繼而再通過地面終端轉送至數據中心，如休斯敦的任務控制中心。而支持更大數據流量的複雜新設備將與傳輸速率的提升相匹配。

NASA運營三個太空網路地面終端。圖中的白沙站位於新墨西哥州拉斯克如塞斯的NASA白沙試驗基地，於1981年建立，早於1983年的首個TDRS衛星升空。這個終端站將被升級，為空間站加倍提速做準備。

來源：NASA/W.R. Gardner

「從根本上講，這次對機載和地面數據通信系統的升級能夠增加空間站的科學產出。」位於馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心人類太空飛行主任馬克?塞弗蘭斯（Mark Severance）說， 「增加從空間站的下行速率將使得那些有更高數據傳輸要求的新試驗和技術演示成為現實，而這在之前是無法做到的。」

數據傳輸率的加倍從位於關島的太空通訊網路遠程地面站開始。SN團隊在那裡安裝了一個下行速率為300 Mbps的設備來增加向空間站收發數據流的能力。下一步他們將在白沙和關島地面站安裝升級設備以便空間站加倍其數據回傳速度。

空間站傳輸的數據包含了高時效性和關鍵任務數據譬如宇航員的健康信息、空間站的狀態、機載科學試驗的結果，以及每條社交媒體帖子和採訪。休斯敦NASA約翰遜太空中心的飛行控制器主要通過SN接收到空間站跟蹤和指令數據。

除了國際空間站，SN還和其它40多個NASA任務進行通訊，譬如哈勃太空望遠鏡，這些通訊被記錄為「事件」。太空通訊網路目前一個月處理超過90萬分鐘的數據，涉及超過13000個通訊事件。這等於平均每天28萬億位元組 （TB）的信息，相當於大約1100張單面藍光光碟。

SN項目經理泰德?索布恰克（Ted Sobchak）說：「該項目致力於通過簡化客戶界面、提高數據傳輸率和實現新的操作概念來發展太空通迅網路，使新的操作概念成為可能。

SN將於2017年為TDRS編隊增添另一艘航天器。TDRS-M預定明年夏天在佛羅里達卡納維拉爾角由聯合發射聯盟（United Launch Alliance，ULA）的宇宙神5號（United Launch Alliance Atlas-V）運載火箭發射升空。在大約6個月的在軌測試結束後，TDRS-M將被重新命名。由波音公司建造的TDRS-M將極大地提升太空通訊網路的容量和靈活性。

與此同時，太空通訊網路的地面段保障項目（Space Network Ground Segment Sustainment）正致力於把SN的地面終端帶入21世紀。該團隊一直致力於實現一種允許網路接納新用戶和功能的新架構。 它的額外益處包括減少操作和維護系統所需的努力，是對運營成本的潛在節省。

NASA的空間通信和導航（Space Communications and Navigation, SCaN）項目辦公室，是華盛頓NASA總部人類探索和項目運營局(Human Exploration and Operations Mission Directorate)的一個部門，負責NASA網路的程序監督，高級通信技術和其它太空通信需求。 這些功能構成了所有NASA任務的主幹，為航天器到地面的通訊提供關鍵連接。

SCaN提供的戰略指導對確保NASA的空間通信資源繼續滿足其客戶和代理在未來幾年的需求必不可少。 SCaN積極地與國際社會廣泛接觸，致力於空間通信與導航的互用性和兼容性。