ตั้งแต่ปี 1963 เป็นต้นมา Deep Space Network หรือ DSN นั้นก็ทุกพัฒนามาเรื่อยจนถึงปัจจุบันเพื่อรองรับเครือข่ายการสื่อสารระหว่างดวงดาว (Interplanetary Internet) ที่นับวันยิ่งมากขึ้นเรื่อย ๆ ไม่ว่าจะเป็นการลงจอดบนดาวอังคารของ Perseverance เมื่อปี 2021 หรือการเก็บตัวอย่างดาวเคราะห์น้อย Bennu ของ OSIRIS-REx ต่างก็พึ่งการสื่อสารผ่านเครือข่าย DSN ทั้งสิ้น
ถึงตอนนี้ระบบ DSN ทั้งระบบที่สร้างมาตั้งแต่เมื่อศตวรรษที่แล้วนั้นก็ยังคงถูกใช้งานอยู่ นอกจากจะเก่าแล้วมันยังต้องรองรับการสื่อสารกับภารกิจอวกาศมากกว่า 39 ภารกิจทั่วทั้งท้องฟ้า ไม่เพียงเท่านั้น ในอนาคตยังจะมีภารกิจอีกมากกว่า 30 ภารกิจมาเพิ่มอีก จึงอาจจะทำให้ DSN ที่มีอยู่ในปัจจุบันนั้นไม่สามารถรองรับการสื่อสารที่เพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัวได้ด้วยอุปกรณ์เท่าเดิม
DSN นั้นประกอบไปด้วยจานสื่อสารขนาดใหญ่ (Antenna) แบบเคลื่อนที่ได้ที่ถูกติดตั้งไว้ 3 มุมโลก โดยแต่ละพื้นที่ครอบคลุมเขตท้องฟ้าคนละซีกกัน ประกอบไปด้วย Goldstone Complex (GDSCC) ที่อเมริกา, Madrid Complex (MDSCC) ที่สเปน และ Canberra Complex (CDSCC) ที่ออสเตรเลีย
ซึ่ง Deep Space Communications Complex (DSCC) สามแห่งนี้จะประกอบไปด้วยจานสื่อสารหลากหลายขนาดหลายจำนวนแตกต่างกันไป แต่ละจานก็จะรับหน้าที่สื่อสารกับยานอวกาศแต่ละลำ ลำที่อยู่ไกลสัญญาณที่ส่งมาอ่อนกว่ายานที่อยู่ใกล้ ก็อาจจะต้องใช้จานสื่อสารที่ใหญ่หน่อยเพื่อขยายสัญญาณ แน่นอนว่าเราไม่สามารถสร้างจานให้มีจำนวนเท่ากับจำนวนของยานอวกาศได้ ก็จะต้องมีการแบ่งคิวการสื่อสารกันเพื่อให้ DSN สามารถสื่อสารกับยานได้ครบทุกลำ และจุดนี้เองที่เป็นปัญหาของ DSN
การสื่อสารกับยานอวกาศลำหนึ่งนั้น ยิ่งไกลก็จะยิ่งมีดีเลย์มากและหากจำเป็นต้องรอการตอบกลับก็อาจจะนานยิ่งกว่าเดิมเป็น 2 เท่า เช่น ส่งข้อความไปหา Voyager 1 บอกให้ส่งข้อมูลชุด A กลับมาหน่อย กว่าสัญญาณจะไปถึงก็ 20 ชั่วโมง จากนั้น Voyager 1 ก็จะส่งสัญญาณกลับมาซึ่งก็จะใช้เวลาอีก 20 ชั่วโมง และการส่งคำสั่งส่วนใหญ่ไม่ได้ทำได้ทันทีแต่ต้องค่อย ๆ ส่งด้วยข้อจำกัดของสัญญาณวิทยุ Datarate หรืออัตราการส่งข้อมูลที่ได้อาจจะแค่ระดับ Megabit/s ซึ่งถือว่าช้ามาก DSN ก็จะต้องจ่อจานสื่อสารไว้จนกว่าจะรับข้อมูลเสร็จหมด ค่อยจะไปทำอย่างอื่นต่อได้
เมื่อไหร่ที่จำนวนของภารกิจมากเกินไป คิวการสื่อสารเหล่านี้ก็จะล้นจนอาจจะเสียข้อมูลทางวิทยาศาสตร์บางอย่างไปได้เพราะว่า DSN รับไม่ทันอัตราการเก็บข้อมูลของยานอวกาศ DSN จึงจะต้องเพิ่มจำนวนของจานรับส่งสัญญาณไม่ช้าก็เร็วนั่นเอง
การอัปเกรด DSN ในปี 2021
เมื่อ มกราคม 2021 DSN พึ่งเปิดใช้งานจานสื่อสารใหม่ขนาดกว้าง 34 เมตร ชื่อว่าจาน “DSS-56” ที่ MDSCC ซึ่งถือเป็นจานสื่อสารเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถสื่อสารกับยานอวกาศได้ในทุกช่วงคลื่น หมายความว่า DSS-56 สามารถสื่อสารได้กับทุกยานอวกาศที่รองรับการสื่อสารจาก DSN ไม่ว่าช่วงคลื่นใดก็ตาม ต่างจากจานสื่อสารของ DSN เก่า ๆ ที่แต่ละตัวสามารถสื่อสารได้เพียงแค่ช่วงคลื่นที่ตัวเองถูกออกแบบมาให้ใช้งานเท่านั้น
นอกจากนี้ยังได้ปรับปรุงจาน DSS-43 ขนาด 70 เมตรที่ CDSCC อีกด้วย ซึ่ง DSS-43 นั้นถือเป็นจานสื่อสารอันเดียวในซีกโลกใต้ที่มีความสามารถมากพอในการสื่อสารกับยาน Voyager 2 ซึ่งอยู่ใน Interstellar Space
ที่ GDSCC และ MDSCC ยังจะมีการติดตั้งจานขนาด 70 เมตรเพิ่มอีกด้วยเพื่อช่วยขยายความสามารถในการสื่อสารของ DSN สำหรับภารกิจในอนาคต
เนื่องจากจานสื่อสารของ DSN หลายตัวนั้นเป็นจานที่เก่ามาก เทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลังของมันก็เก่าตามไปด้วย หมายความว่าหลาย ๆ อย่างที่เทคโนโลยีปัจจุบันทำได้แล้ว จานเหล่านี้กลับทำไม่ได้ (เป็นไปได้ในทางทฤษฎี แต่ทำไม่ได้ในทางปฏิบัติ ณ ตอนนั้น) อย่างเช่นการแยก Source หรือแหล่งกำเนิดของสัญญาณเพื่อรับข้อมูลจากหลาย ๆ แห่งพร้อมกันที่เมื่อก่อน DSN ทำไม่ได้ เพราะสัญญาณจะปนกันมั่วไปหมด อย่างเช่นการจะรับข้อมูลจากยานโคจรดาวอังคารหลาย ๆ ลำ อาจจะต้องเอาจาน DSN หนึ่งจานเต็ม ๆ เล็งไปที่ยานลำใดลำหนึ่ง 1 จาน 1 ลำ มีสัก 10 ลำก็ต้องใช้ 10 จาน แน่นอนว่ามันเปลืองมาก
แต่ทุกวันนี้ DSN หลาย ๆ ตัวที่ถูกปรับปรุงใหม่ทั้งซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์สามารถทำ Signal Splitting ได้แล้ว โดยสามารถใช้จานสื่อสารเพียงจานเดียวหันไปที่วัตถุเป้าหมายที่แหล้งกำเนิดสัญญาณกระจุกตัวกันอยู่ เช่น ดาวอังคาร จากนั้นมันก็จะสามารถรับสัญญาณจากยานทุกลำแล้วไปแยกด้วย Digital Receiver ว่าสัญญาณไหนคือของยานลำไหนได้โดยอัตโนมัติ นั่นก็สามารถลดภาระของ DSN ไปได้เยอะมากพอสมควร นอกเหนือจากแค่การเพิ่มจำนวนจานสัญญาณ
ท้ายที่สุดนี้ NASA ยังเตรียมการติดตั้งอุปกรณ์การสื่อสารด้วยแสงเลเซอร์เพื่อช่วยให้การสื่อสารระหว่างดวงดาวมีประสิทธิภาพมากขึ้นอีกด้วย ซึ่งตอนนี้กำลังอยู่ในระหว่างการสาธิตทางเทคโนโลยีอยู่นั่นเอง
อ่านบทความ Deep Space Network คืออะไร เบื้องหลัง การสื่อสารของภารกิจสำรวจอวกาศห้วงลึก
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
อ้างอิง
