深空通信网络面临严峻考验

2020年的火星将会挤满游客。它将“结交新朋友，永远不会忘记老朋友。”然而，如果没有仔细的规划和周密的计划，由于有限的接收窗口时间，可能会发生通信网络的严重拥塞。

美国太空新闻网3日报道了这颗红色星球面临的困境——在各种航天器发射后，需要大量的遥测和跟踪。然而，许多国家发射的一系列火星任务将给美国航天局的地面跟踪网络带来巨大压力，其作为国际合作伙伴的能力也将受到挑战。

去火星的任务清单很长

现在，让我们计算一下2020年的火星任务-

美国宇航局的火星2020探测器、欧空局的火星2020探测器和平台、中国的轨道器/着陆器/探测器、阿联酋的希望轨道器、印度的火星轨道器任务-2和SpaceX的红龙火星着陆器。

除了新的游客，其他已经在火星轨道上的任务，包括美国宇航局的“奥德赛”轨道飞行器，火星大气和挥发性进化任务(MAVEN)轨道飞行器，欧空局和印度的“火星快车”和跟踪气体轨道飞行器，仍然按计划进行。还有美国宇航局的火星漫游者机遇号和好奇号，以及将于2018年登陆火星的火星地质探测宇宙飞船洞察号。

美国宇航局喷气推进实验室(JPL)火星探索局火星中继网络办公室主任查尔斯·爱德华兹说:“这将是6个独立的新任务，代表6个不同的空间组织，包括9个独立的航天器，加上9个目前正在进行的任务。”

深空网络肩负重任

美国航天局的深空网络是一个大型无线电天线网络，用于与火星航天器通信。JPL负责行动。除了为火星和其他深空航天器提供网络支持外，它还为在地球轨道上运行的航天器提供帮助。现在，JPL正在就如何更好地应对新火星探测器的涌入进行详细研究。

DSN项目经理斯蒂芬·里奇顿(Stephen Richton)表示，最值得注意的两个时期是这两个时期。第一个是2020年夏天，几乎所有的火星任务都将在这个有限的时间内发射。第二个是2021年初，届时火星任务将全部到达火星轨道或登陆火星。

尽管DSN在计划和应对突发事件方面有着丰富的经验，并且已经做好了应对突发事件的准备，但Ricketton说:“2020年火星和非火星任务将面临巨大的挑战，现有的机制需要更新以提供更好的支持，因此我们正在研究新的应急处理程序以适应新的形势。”

哪里可以找到中继服务

科罗拉多大学科学院大气与空间物理实验室主任布鲁斯·雅克斯基认为，如此多的火星任务将引发许多问题，包括如何处理从各种航天器发回地球的数据，以及如何同时处理多个轨道运营商之间的双向通信。

尽管奥德赛号可能会继续作为通讯中继站工作，但自本世纪以来，火星轨道上的航天器已经开始逐渐老化。

“MAVEN有一个固定天线，但它没有能力提供中继服务，同时进行自己的科学研究。”雅克斯基说，“因此，我们希望找到更多的航天器提供中继服务。”

洛克希德·马丁公司也参与支持奥德赛公司和马文公司的运营。它也有处理进入火星大气层、降落和着陆的经验，比如凤凰号，它在2008年5月触及火星表面。该公司目前正在努力学习如何更好地支持其他任务。

此外，2016年10月进入火星轨道的欧空局外火星气体跟踪轨道器携带了美国航天局提供的两个中继装置。该硬件由洛克希德·马丁公司测试，以确保火星和地球之间数据传输的中继兼容性。

数据处理能力有待提高

关于即将到来的火星通信业务2020，爱德华兹说，跨国公司整合下载和上传数据的能力是绝对必要的。“关键是美国国家航空航天局DSN与欧空局和更广泛的国际社会合作，建立可互操作的空间通信协议。”

目前，DSN还引进了可以同时跟踪四个航天器的新技术，允许现有设备支持更多的任务。

立克顿说:“我们仍在与非美国宇航局的火星任务协调发射或到达时间，以避免在短时间内发生太多太空事件。”

最近一次高密度飞行任务是在2003年和2004年。尽管许多任务已经成功完成，但“不能低估即将到来的2020-2021年窗口期，必须做好准备”爱德华兹强调。

(北京，5月4日，《科技日报》)