NASA Deep Space Network erreicht „kritischen Punkt“, da die Nachfrage wächst

WASHINGTON – Steigende Nachfrage, aber sinkende Budgets belasten das Deep Space Network (DSN) der NASA und gefährden seine Fähigkeit, Kommunikation für die wissenschaftlichen Missionen der Agentur und Artemis-Mondexpeditionen bereitzustellen.

Während der Druck auf das DSN, ein Antennensystem in Australien, Kalifornien und Spanien, das hauptsächlich für die Kommunikation mit Raumfahrzeugen außerhalb der Erdumlaufbahn dient, seit Jahren zunimmt, haben die Artemis-1-Mission und die damit verbundenen Anforderungen an das Netzwerk die Herausforderungen deutlich gemacht NASA wird in Zukunft mit Problemen konfrontiert sein, warnten Beamte.

„Wenn Artemis online geht, gehen alle anderen aus dem Weg, und das hat Auswirkungen auf alle wissenschaftlichen Missionen“, sagte Suzanne Dodd, Direktorin der Direktion für interplanetare Netzwerke am Jet Propulsion Laboratory der NASA, während eines NASA-Treffens am 29. August Wissenschaftlicher Ausschuss des Beirats.

Im Fall der Artemis-1-Mission im letzten Herbst benötigte die Raumsonde Orion selbst 903 Stunden DSN-Zeit, während acht CubeSats-Starts als sekundäre Nutzlasten weitere 871 Stunden benötigten. Wissenschaftliche Missionen, die das DSN nutzen, verloren im gleichen Zeitraum 1.585 Stunden, darunter das James Webb-Weltraumteleskop, das allein 185 Stunden verlor. Die NASA hat außerdem die Wartung des DSN während Artemis 1 verschoben, um weitere 509 Stunden freizumachen.

Die Unterbringung von Artemis-Missionen bringt auch zeitliche Herausforderungen wie Datumsverschiebungen mit sich, mit denen sich DSN auf Artemis 1 aufgrund der Verzögerungen auseinandersetzen musste. „Entweder müssen wir alle für dieses Startfenster aus dem Netzwerk entfernen, oder wir haben Schwierigkeiten – und unsere Erfahrung mit Artemis 1 bestand darin, dass wir versuchten, alle zu verschieben und es für den Starttermin von Artemis 1 zu verschieben.“

Der Zeitaufwand, den das DSN für die Cubesats aufwendete, überraschte die Mitglieder des Wissenschaftsausschusses und sorgte für Frustration bei Dodd. „Ich bin mir nicht sicher, wer es für eine gute Idee hielt“, diese Cubesats auf Artemis 1 zu platzieren, sagte sie. „Ich glaube nicht, dass das sinnvoll ist, wenn Ihr DSN überbelegt ist.“

Ein Großteil der DSN-Zeit, die für die Cubesats aufgewendet wurde, wurde für sogenannte „Such- und Rettungseinsätze“ aufgewendet, wenn Probleme auftraten. Sie schlug der NASA vor, von solchen Bemühungen Abstand zu nehmen, wenn künftige Artemis-Missionen Cubesats einsetzen würden.

„Wir haben wahrscheinlich viel Zeit damit verbracht, nach diesen Cubesats und Dingen zu suchen, die nicht funktionierten, und ich würde empfehlen, dass wir sie in Zukunft nicht mehr tun“, sagte sie. „Wenn wir Ihr Signal nicht hören, ist Ihre Mission beendet.“

Das DSN wird weiterhin einen Nachfrageanstieg durch künftige Artemis-Missionen sowie ein Gesamtwachstum durch eine wachsende Zahl anderer Missionen verzeichnen, von denen es sich bei vielen um kommerzielle oder staatliche Roboter-Mondmissionen handelt. „Wir verdoppeln die Belastung des DSN nahezu“, sagte Dodd. „Die Belastung nimmt zu und es ist für uns sehr stressig.“

Hinzu kommen laut Dodd gekürzte Budgets für den Betrieb des DSN. Sein Jahresbudget ist von 250 Millionen US-Dollar im Jahr 2010 auf 200 Millionen US-Dollar heute gesunken, wobei das Budget voraussichtlich bis zum Ende des Jahrzehnts weiter sinken wird. „Mit Blick auf die 2030er Jahre macht uns das im DSN wirklich Angst.“

In der Vergangenheit gab es mehrere Berichte, die vor Belastungen für das DSN warnten. Dazu gehörte eine Prüfung des DSN, die am 12. Juli vom Office of Inspector General der NASA veröffentlicht wurde. Dieser Bericht kam zu dem Schluss, dass das Netzwerk „derzeit überbucht ist und weiterhin durch die Anforderungen einer zunehmenden Zahl von Weltraummissionen überlastet sein wird“ und dass die Bemühungen, das DSN mit neuen Antennen zu verbessern, hinter dem Zeitplan und über dem Budget zurückbleiben.

„Das sind alles großartige und meiner Meinung nach sehr genaue Erkenntnisse“, sagte Dodd über diesen und andere Berichte. „Es kommt kein Geld, um diese Herausforderungen zu überwinden.“

Als Beispiel nannte sie einen Vorfall während der Artemis-1-Mission, als ein System namens Private Cloud Appliance an einem DSN-Standort in Goldstone, Kalifornien, ausfiel, was zu einem 33-stündigen Ausfall führte. Das Netzwerk entwickelte eine Lösung, die ihrer Meinung nach nicht „übertrieben“ sei, um zu verhindern, dass so etwas noch einmal passiert. „Dafür haben wir keine Mittel bekommen.“

Die NASA ergreife Schritte, um der Nachfrage nach DSN durch Artemis-Missionen gerecht zu werden, sagte Philip Baldwin, amtierender Direktor der Netzwerkdiensteabteilung des NASA-Programms für Weltraumkommunikation und -navigation. Er skizzierte bei dem Treffen einen Vier-Punkte-Plan, der die Modernisierung der DSN-Antennen, die Installation eines neuen Satzes von 18-Meter-Antennen namens LEGS für Monderkundungsdienste, die Entwicklung von Mondkommunikations- und Navigationsrelaisdiensten rund um den Mond sowie verstärkte internationale Partnerschaften umfasst.

Er räumte jedoch ein, dass diese Schritte allein, wie das Sechs-Antennen-LEGS-Netzwerk, nicht alle Probleme von DSN lösen werden. „Wir reden hier von sechs Antennen, bei denen wir ein Defizit von mehr als diesem haben.“

Studien helfen der NASA, Lücken im DSN zu identifizieren, sagte Baldwin, aber die Beamten müssen angesichts begrenzter Budgets sorgfältig artikulieren, was sie brauchen. „Wir dürfen hier nicht zu weit gehen. Wir können nicht einfach sagen, lasst uns das DSN-Budget verdoppeln“, sagte er und wies darauf hin, dass die NASA aufgrund einer im Juni in Kraft getretenen Vereinbarung zur Schuldenobergrenze, die die diskretionären Ausgaben außerhalb der Verteidigung, zu denen auch die NASA gehört, beibehält, keine zusätzlichen Mittel für DSN erwartet 2023-Niveaus für das Geschäftsjahr 2024.

„Mit der alternden Infrastruktur des DSN haben wir einen wirklich kritischen Punkt erreicht“, sagte Sandra Cauffman, stellvertretende Direktorin der Astrophysik-Abteilung der NASA, die an Studien des Netzwerks beteiligt war, und stellte fest, dass die Herausforderungen auch bei Upgrades wie LEGS bestehen bleiben. „Das macht uns große Angst.“

Es machte auch den Mitgliedern des Wissenschaftsausschusses Angst. „Wir haben ganz klar einen fünffachen Alarm ausgelöst“, sagte ein Ausschussmitglied, Marc Weiser von RPM Ventures.

Das DSN „befindet sich in einem tiefen Defizit, und ich denke, der einzige Weg, aus dem wir herauskommen, besteht darin, die notwendigen Ressourcen nicht nur für die Wiederherstellung der Kapazität, sondern auch für die Kapazitätserhöhung aufzuwenden“, sagte Vint Cerf von Google, ein weiteres Ausschussmitglied .

Mitglieder des Ausschusses verbrachten einen Teil der Sitzung damit, der NASA Empfehlungen zur Lösung der Probleme des DSN vorzuschlagen, und erwogen, das Problem dem National Space Council vorzulegen. Ellen Williams, Vorsitzende des Wissenschaftsausschusses, stellte jedoch fest, dass Empfehlungen erst dann offiziell an die NASA übermittelt werden könnten, wenn sie vom gesamten NASA-Beirat genehmigt worden seien, der voraussichtlich nicht vor November zusammentreten werde.

Jeff Foust schreibt für SpaceNews über Raumfahrtpolitik, kommerzielle Raumfahrt und verwandte Themen. Er hat einen Ph.D. in Planetenwissenschaften vom Massachusetts Institute of Technology und einen Bachelor-Abschluss mit Auszeichnung in Geophysik und Planetenwissenschaften... Mehr von Jeff Foust