预算缩减和设备老化令深空网络多次发生故障

加利福尼亚州巴斯托附近的美国宇航局34米天线

资料来源:道格·埃里森/美国航天局

今年1月，美国国家航空航天局的卡西尼号宇宙飞船从围绕土星赤道的轨道爬升到了极地轨道，在长达13年的土星探索中达到顶峰。与此同时，飞船艰难地穿过土星环，最终坠入大气层。尽管卡西尼号的推进器将在不到一分钟的时间内燃烧，把它转变成一个新的轨道，但每一秒都是至关重要的，因为燃料非常少。然而，当攀登到来时，连接宇宙飞船和地球的无线电信号处于混乱状态。维修完成时，卡西尼号已经没有击中目标。

一天后，管理层成功地将航天器转移到极地轨道。事实证明卡西尼号没有任何问题。问题在地球这边。该事件是位于加利福尼亚、西班牙和澳大利亚的美国宇航局大型无线电天线阵列——深空网络(DSN)的几个小故障之一。50多年来，DSN一直是地球轨道以外几乎所有航天器的生命线——从指挥中心发送命令，从远程探测器接收数据。今年9月30日，在美国国家航空航天局总部举行的一次会议上，官员们向行星科学家简要介绍了该网络的状况。根据一些传闻报道，许多人担心预算削减和设备老化的负面影响会危及卡西尼号和朱诺号飞船明年绕木星运行所需的复杂操作。

"每个人都担心问题。"华盛顿卡内基科学研究所的行星科学家Larry Nittler说。马里兰州太空望远镜科学研究所的天文学家布拉德·彼得森认为，美国宇航局的科学顾问委员会可能也提出了这个问题。彼得森说，“对数字卫星网络的需求只会进一步增加”，因为美国宇航局的任务变得更加复杂，需要更多的数据。

DSN由加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室(JPL)运营。在大多数情况下，它的可靠性是连续的。世界上相隔120度的三个DSN位置都有建于20世纪60年代和70年代的70米天线和一些较新的34米天线。它们排列在一起，以匹配较大天线的性能。该网络可以与太阳系内外的任何地方的航天器保持持续联系。目前，有35项任务依赖于DSN。

然而，具有讽刺意味的是，美国宇航局表示，今年1月和9月的小故障主要是由于DSN最新的34米天线DSS-35的问题。该天线位于堪培拉，自2014年开始运行。降水和灰尘摧毁了一个有助于瞄准它的设备，而其他一些指向部件则受到过热的困扰。与此同时，污染物泄漏到用于冷却放大器的低温冰箱中。美国国家航空航天局表示，大多数问题已经得到解决，当堪培拉基地的下一个34米天线DSS-36于10月1日开始运行时，该基地的可靠性将会提高。

与此同时，人员配备进一步加剧了硬件问题。今年1月，测量地球磁场和太阳风边界的“磁层多尺度任务”像卡西尼号一样，在连接到DSS-35时遇到了问题。通信可能会被切换到堪培拉的另一个天线。但是在1月22日，一场暴风雪关闭了马里兰州的戈达德太空飞行中心。没有人在那里重新配置飞船，因此推迟了一天的数据采集。

美国宇航局空间通信和导航办公室副主任皮特·沃罗索斯说，今年1月，该网络仍能传输95%的输出和输入信号。从那以后，它几乎恢复了99%的可靠性。然而，许多科学家仍然担心网络的未来。

众所周知，DSN和联邦*的其他部门一样，总是被要求在重大问题上花费一小笔钱。2009年，网络经理开始计划筹集2.27亿美元来帮助支付设备升级费用，比如建造一个新的3400万天线。然而，到2013年，当这些计划正在进行的时候，美国宇航局要求DSN在接下来的七年里削减1亿美元的预算。2015年底，DSN被要求进一步削减预算。“如果你看看美国国家航空航天局的数字卫星网络预算，你会发现预算一直在减少。”JPL星际互联网委员会副主任莱斯利·多伊奇在今年8月向美国宇航局工作组提交的一份报告中说。

然而，Vrotsos表示，预算削减并没有影响日常运营。"我们的第一、第二和第三要务是尽可能多地返回所有科学数据."然而，预算削减推迟了马德里和加利福尼亚新天线和信号发射器的开通，并可能使马德里两个天线基座上破裂和退化混凝土的修复工作进一步复杂化。去年，美国国家航空和宇宙航行局总监督办公室的一份报告警告说，这些延迟将危及数字卫星网络的可靠性，特别是对于像旅行者1号和旅行者2号这样的老航天器，它们依赖拥挤的无线电波段，只有数字卫星网络的老天线才能支持。(宗华编译)

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