Deep Space Network

Deep Space Network (이하 DSN)는 탐사선의 관측 임무를 위해 만들어진 NASA JPL의 통신 네트워크로, 심우주 통신망, 혹은 행성간 전송 네트워크라고도 하나 실제로는 고유명사이기 때문에 그대로 기입한다.

유사한 시스템으로는 ESAESTRACK이 있으며, 구소련-러시아의 경우 지상에 구축된 심우주 통신망만으로는 네트워크 구축이 되지 않기 때문에 DSN 구성용 함대를 운영하여 사각을 보완하였으며, 이와 유사한 시스템을 구축한 국가로는 일본, 인도, 중국이 있다.

1 네트워크 구성[편집]

DSN은 크게 세개의 안테나 단지로 구성되어 있으며, 각각 위치는 다음과 같다.

골드스톤 : 미국 캘리포니아주

마드리드 : 스페인 Robledo de Chavela 마드리드에서 떨어져있다

캔버라 : 오스트레일리아 티드 빈 빌라 역시 캔버라에서 떨어져있다

이들 지역의 공통점은 분지지역에 위치하고 있어서 주변 지역의 주파수 간섭을 최소화 하고 있으며, 무엇보다 세개의 안테나가 각 120도씩 커버를 하여 세개의 안테나로 360도 전방위 전파 수신이 가능하게 구성이 되어 있다. 이렇게 구성을 함으로써 언제든지 지상에서 24시간 탐사선과의 교신을 하여 명령을 입력하고 데이터를 수집하면서, 위치추적이 가능하도록 되어 있다.

하지만 이들 통신시설이 수용 할 수 있는 탐사선의 숫자에는 한계가 있으며 주파수의 가용량에도 한계가 있기 때문에 ITU에서는 지구에서의 거리 200만km를 기준으로 하여 그 이상을 심우주(Deep Space)로 지정, 전용 주파수를 할당했고 그보다 가까운 지역은 별도의 주파수와 설비를 활용하여 통신을 하도록 규칙을 정리하였다. 여기에 해당되는 대표적인 네트워크망이 미국의 TDRS와 구소련-러시아SDRN이다.

2 역사[편집]

2.1 초창기[편집]

본래 DSN은 미국 육군에서 기본 개념을 정립하였으나[1] 스푸트니크 계획에 떡실신 당한후 NASA로 우주개발이 교통정리 되면서 실질적인 프로젝트 개시는 NASA의 손에 의해서 이루어졌다.

맨 처음에는 캘리포니아 골드스톤에 안테나를 설치하였고(DSIF 11, 12), 한동안 공백은 구소련처럼 전담 함선이 메꾸는 식으로 네트워크를 이루어졌으나, 그 효율이 떨어져서 오스트레일리아 교육부와의 협정을 체결, 1960년에 라군섬에 두번째 DSN 안테나를 설치(DSIF 41), 1961년에는 남아프리카 공화국 요하네스버그 인근에 세번째 DSN안테나를 설치(DSIF 51)하였다.

하지만 1961년 달탐사계획인 레인저 계획에서 이미 기존 DSIF 안테나들은 한계에 직면했고(...), 1962년부터 진행된 내행성 탐사계획인 마리너 계획, 외행성 탐사계획인 파이오니어 계획에서는 더더욱 답이 없어지는 상황에 이르렀다. 그 때문에 DSIF안테나로써는 대응이 힘들어졌고, 이들 새로운 탐사계획에 따라서 안테나를 증설하기에 이른다. 1966년 당시 현황은 다음과 같다.

이 가운데 케이프 커네버럴어센션섬의 안테나는 보조목적의 초소형(?) 안테나고, 14번 안테나는 지름 64미터이며 나머지 안테나는 26미터급의 안테나로 구성되어 있다. 초창기의 DSN은 아폴로 계획에서 그 효용성을 입증하였고, 금성 탐사 계획인 마리너 4호에서는 지름 70미터의 14번 안테나가 그 성능을 보여줬다.

이런 성과뿐만 아니라 두 가지 시스템이 이 시기에 DSN에 이식되는데 하나는 "다중임무"접근법이며, 또 다른 하나는 "달 산란파" 방식이다. 다중임무 접근법은 탐사선에 최소한의 메모리만 설치하고, 추후 임무가 변경됨에 따라 새로운 임무를 수행하는 명령어를 원격으로 코딩할 수 있도록 하는 시스템이며, 달 산란파 방식[2]은 각 DSN 기지국의 시간을 5마이크로초 이내로 동기화를 하기 위해 X밴드 전파를 송수신, 표준시를 캘리포니아 골드스톤과 일치시키는 방법을 사용한다.

하지만 이렇게 가용자원을 쥐어짰음에도 아폴로 11호의 중계 당시 DSN만으로는 충분한 대역확보가 되지 않아 근거리 영역을 담당하는 Manned Space Flight Network(이하 MSFN)의 자원까지 몽땅 끌어다 썼으며[3]특히 TV중계시에는 여러 안테나들을 동원하여 아폴로 우주선의 발신 신호를 증폭하는데 사용하였다. 특히 실패한 아폴로 13호의 경우 사고로 출력까지 약해지면서 Manned Space Flight Network MSFN과 DSN만으로도 전파 송수신이 불안정하여 오스트레일리아의 전파망원경까지 빌려서 통신을 하기에 이른다.

여기에 마리너 계획이 추가적으로 진행되면서 64미터급 안테나 하나만으로는 버틸수가 없다는 것을 NASA가 깨닫고, 여기에 남아프리카 공화국에 위치한 DSN의 안테나 성능 문제로 인하여 마리너 7호가 잠시 실종되는 사고까지 일어나게 되었다. 거기에 경제 제제로 인해 남아프리카 공화국으로의 물적, 금적 지원이 금지됨에 따라 1974년이 되면 더이상 요하네스버그의 DSN안테나를 사용할 수 없게 된다.[4]

2.2 1974년 이후[편집]

우여곡절끝에 남아프리카 공화국의 설비를 분산하고, 마리너 계획때 생긴 문제점을 보완하기 위해서 골드스톤 DSN을 뺀 나머지 지역에 대대적인 수정이 가해지게 된다. 가장 큰 포인트는 과거에 사실상 남아프리카 공화국의 백업 역할을 하던 스페인의 설비가 대대적으로 보강되고, 호주의 설비들 역시 대대적인 개장이 이루어지게 되었다는 점이다.

3 통신 규격[편집]

4 관련 계획[편집]

작성중 언제 끝날지 모릅니다

5 각주

  1. 하지만 정작 기초 연구는 미국 해군에서 더 많이 실시하였다.
  2. EME 통신 항목 참조. 간략히 설명하자면 통신 인공위성이 대중화 되기 전까지 미국 해군이 사용하던 통신 방법중 하나이다.
  3. 실제로는 DSN보다 먼저 구축되어 있었던 MSFN으로 아폴로계획을 지원할 수 없어서, DSN을 동원한 것이 더 정확한 서술이다
  4. 이후 해당 설비는 남아프리카 공화국이 사실상 탈취(...)하여 현재 전파천문대로 활용하고 있다.