簡介
深空領域深空網是由美國噴氣推進實驗室管理的一個先進的測控網，是為了對執行月球、行星和行星際探測任務的太空飛行器進行跟蹤、導航與通信而建立的地基全球分布測控網，可以提供雙向通信鏈路，對太空飛行器進行指揮控制、跟蹤測量、遙測，以及接收圖像和科學數據等。
深空探測是指對月球和月球以遠的天體和空間進行的探測，對實施深空探測的太空飛行器進行測控通信的系統稱為深空測控通信系統，它包括深空測控通信地面站和空間應答機兩大部分。行星探測始於20世紀50年代末，美國和蘇聯/俄羅斯是行星探測的主要力量，它們通過發射無人行星探測器對太陽系內行星進行了大量的探測，極大地提高了對太陽系的認識程度。近些年來，深空探測再次成為航天技術發展的熱點。
歷史
噴氣推進實驗室在1958年1月就與美國軍方的契約建立了深空網路的雛形。當時在奈及利亞、新加坡以及加州部署了輕型的無線電追蹤設備來接收遙感勘測信號以及描繪當時軍方發射的探測者1號（第一顆發射成功的美國衛星）的軌道。美國國家航空航天局於1958年10月1日正式成立，來將當時由美國海陸空三軍分散發展的各種太空探索計畫整合入單一的一個民間組織。
在1958年12月3日，噴氣推進實驗室從軍方轉入國家航空航天局並且被要求執行使用可自動操作的太空船的月球和星際探索計畫的設計和實施。不久之後，國家航空航天局就提出了深空網的概念，建立一個單獨管理和運作的無線通信設施來服務所有的深空任務，而不是針對每一個太空任務來開發專門的空間通信網路。針對所有的用戶，深空網路有責任來進行獨立的研究，開發和支持工作。在這樣的概念支持下，深空網成為世界上在低噪接收器、追蹤、遙感及指令系統、數位訊號處理以及深空導航領域的領導者。
20世紀90年代中期，美國為DSN建造了新的34m直徑波束波導天線。該天線採用一系列微波反射面，從發射器表面將能量引導到主結構下受控的一個焦點上。天線在原理上沒有新發展，只是使用成型的主反射器和副反射器來增加孔徑效率，不過採用新結構和材料使G/T值更加最佳化了。而且，調節反射器的精度能使其工作在Ka頻段。這一天線的電子設備均置於地下室中，高頻前端設備可放在地面之上，底座中的鏇轉橢圓反射面可使微波能量對準幾個前端設備中的一個。這樣，DSN可以輕易地擴展到更高的頻率，而不會增加傳統天線中已不堪重負的卡塞格倫聚焦區的能量。
構成
目前深空網路由三處呈120度分布的深空通信設施構成，一處在美國加州的戈爾德斯通，處於巴斯托市附近的莫哈維沙漠之中；一處位於西班牙馬德里附近；另一處位於澳大利亞的坎培拉附近。這種安排使得可以連續觀察地球的自轉的過程。
DSN由位於美國加利福尼亞的戈爾德斯敦、澳大利亞坎培拉和西班牙馬德里的3個地面終端設施組成，相互之間經度相隔約120度，這樣可以在深空探測器的跟蹤、測量中提供連續觀測和適當的重疊弧段。每個地面終端設施至少包含 4個DSS，並且每個DSS都配有高靈敏度的接收系統、大功率發射機、信號處理中心和通信網路系統等。它具體包括：一副直徑為3m的高效天線；一副直徑為3m的波束波導天線(在戈爾德斯敦有3副)；一個由4副直徑為1m天線組成的天線陣；一副直徑為7m的天線。利用天線組陣技術可以接收更多來自深空探測器的數據，7m直徑天線和3m直徑天線組陣可使數據接收能力提高2%以上。
DSN的70m天線子網包含3副70m直徑天線，它們分別位於加利福尼亞戈爾德斯敦的DSS一14，澳大利亞坎培拉附近的DSS一43，西班牙馬德里附近的DSS一63。所有天線都具有L、S和X頻段的接收能力以及S、X頻段的發射能力。DSS一14還擁有一個金石太陽系統雷達(GSSR)，它不僅可以工作在正常的接收頻段上，還可以作為Ka頻段(22GHz)接收饋源，用來進行射電天文觀測。
DSN的34m天線子網包含3副34m直徑的高效天線，它們分別位於加利福尼亞戈爾德斯敦的DSS一15，澳大利亞坎培拉附近的DSS一45，西班牙馬德里附近的DSS一65。除了跟蹤測量探測器，34m天線子網還能用於甚長基線干涉測量(VLBI和射電源觀測）。
特點
分散式運行控制：例如太空飛行器運行控制，科學運行控制，數據獲取等等；
每一個任務都是特殊的，需要特殊適應；
國際任務和跟蹤資源之間的互操作；
信噪比約束下的測控，很長的雙向光行時；
特殊的跟蹤和導航技術，不能套用GPS；
多任務工具和服務的集成。
未來發展規劃
2005年以來，DSN最主要的變化在於26m天線子網的退役和12m天線陣安裝的開始。面臨未來深空任務的挑戰，新一代的DSN建設分為兩大部分:一是建設深空主幹網，包括現有DSN全面升級至Ka頻段，布設由數百副天線組成的天線陣，開展光通信技術研究，開發高效率深空通信設備和建設月球、火星衛星通信網路等;二是研發與這個主幹網相配套的工具和技術，包括提供多任務運行控制的作業系統、軟體和標準，創新的任務操作概念和更高級的深空任務設計、導航技術和用戶工具等。通過二者的結合，最終建設一個行星際的網路。
改造現有DSN
DSN中的TT&C設備正在進行大範圍的升級和技術改造，以提高系統性能，並實現數據存取和互動支持的接口標準化。儘管未來DSN的發展主要依賴新的技術、方法，但仍要立足於現有DSN並充分利用其能力。
甚大規模天線陣
NASA計畫在南半球和北半球的2個或3 個不同經度位置上布設甚大規模天線陣。每個天線陣由數千副天線組成，設定地點要避免潮濕多雨的氣候對Ka 頻段造成的大氣傳播損耗，同時要提供很長的、相互垂直的基線以產生差分單向測距數據。該甚大規模天線陣計畫的具體目標是:到2008年，使天線陣的直徑等效於2.8副70m直徑天線；到2020年，以負擔得起的投人將DSN的信號接收能力提高100一500倍。
深空光學通信網
能將數據傳輸速率提高几個數量級的另一種方法是採用光通信。在光通信中，信息通過雷射和望遠鏡傳輸，性能更高，而且能使太空飛行器上的通信設備更輕巧。
目前，光通信方案還處在概念研究階段。JPL已建立了光學通信技術實驗室，並研發出了l m直徑光學望遠鏡樣機進行試驗。從長遠來看，JPL將在大多數深空任務中採用光通信，以支持無法用射頻通信滿足的高速數據傳輸任務。
建立火星網
NASA的火星童子軍計畫(MSP)正在開發由火星軌道上的通信及導航衛星星座組成的火星網，用來支持未來火星探測中的通信和導航需要。該網路由低成本小衛星及火星中繼衛星組成，也是星際網際網路最先實現的部分。作為DSN的擴展，該網路必須能夠支持各種不同的用戶，包括已規劃的任務和尚未出現的任務概念。火星網對用戶的支持必須是高效的、大量自主的，以滿足用戶數量不斷增加的需要。該網本身的操作也是以一種高效、自主的方式進行。
NASA於2006年3月取消了建造“火星通信軌道器”(MTO)的計畫，這一火星的通信衛星原定繞火星軌道飛行，並可作為未來飛行任務的中繼站。它原計畫安裝專門用於遠程通信的雷射裝置，並且將把火地之間的數據傳輸速率提高1倍。MTO計畫使用紅外雷射取代目前使用的無線電波，以極大增強從火星軌道向地球的數據傳輸能力，其通信速率可達1~3Mbit/s。
各國深空網路
美國、歐洲航天局和俄羅斯等國家和組織已經建立了深空測控系統或測控網。法國、義大利和印度等國也在計畫建立自己的深空站（DSS），用於對深空探測器進行測控。深空探測的難點是遙遠距離的測控通信。由於深空探測器升空後與地球之間的唯一聯繫就是深空測控通信系統，因此該系統在深空探測中起著非常重要的作用，負責科學數據和遙感數據的傳送，對深空探測器進行跟蹤並指揮其執行重要任務。由美國噴氣推進實驗室（JPL）管理的深空網（DSN）是一個先進的測控網，是為了對執行月球、行星和行星際探測任務的太空飛行器進行跟蹤、導航與通信而建立的地基全球分布測控網，可以提供雙向通信鏈路，對太空飛行器進行指揮控制、跟蹤測量、遙測，以及接收圖像和科學數據等。
成果
這三張圖像是使用美國宇航局戈德斯通70米天線獲取的雷達圖像2012年10月，美國宇航局深空網設在加州戈德斯通的70米口徑天線近期獲取了一顆近地小行星的雷達圖像。在10月28日，這顆小行星從大約1000萬公里處掠過地球，30日當天距離地球約900萬公里。11月5日，其和地球之間的距離約相當於17倍地月距離，即大約650萬公里。
