70-metrska antena v puščavi Mojave, Kalifornija. Foto: NASA/JPL-Caltech
70-metrska antena v puščavi Mojave, Kalifornija. Foto: NASA/JPL-Caltech

Brez tega omrežja ne bi nikdar zmogli odprav na Merkur in Venero, obiskati asteroidov in kometov, si ogledati osupljivih fotografij z Marsa ali veličastnih podob Saturnovih prstanov od zelo od blizu.

Al Bhanji, JPL, Nasa
Apollo 13
Med obletom Lune so astronavti na krovu nesrečnega Apolla 13 posneli tole fotografijo Lune. Njihovo vrnitev nazaj kljub eksploziji na plovilu je omogočil tudi sistem Deep Space Network. Foto: Nasa
Deep Space Network, Canberra
Kompleks v avstralski Canberri. Na Zemlji sta še dva takšna kompleksa, medsebojno pa so oddaljeni 120 stopinj, kar enakomerno pokrije vse smeri. Foto: NASA/JPL-Caltech

"To je majhen korak za človeka, a velik skok za človeštvo," je 20. julija 1969 slavno izrekel astronavt Neil Armstrong, ko se je kot prvi človek potikal po Luni. Človeštvo je bilo v neposrednem prenosu priklenjeno pred TV-zaslone. Sprotno spremljanje ni bilo samoumevno. Kljub razdalji ga je omogočal le nekaj let prej postavljen pionirski sistem.

Dlje, kot človek seže v vesolje, težje se je z njim - ali z napravo, ki jo tja pošilja - pogovarjati. Že same razdalje so velikanske. Na Zemlji nam je samoumevno, da gib bližnjega človeka opazimo takoj. Že Armstrongovo skakljanje po kamnitem mesecu je prišlo z zamikom. Če pa, recimo, gledamo proti Jupitru, že zremo v praktično v zgodovino. Kar prihaja iz smeri našega plinskega velikana, je že skoraj uro in pol staro. Pa je Jupiter sorazmerno blizu.
Ko se znanstveniki Nase "pogovarjajo" s sondo Voyager 1, povratni signal traja skoraj 35 ur. Če bi komunicirali z nam najbližjo zvezdo, bi enostaven dialog trajal najmanj osem let.

Signal se z razdaljo hitro šibi
Težava ni le časovni zamik. Osnovne fizikalne zakonitosti z razdaljo vedno bolj omejujejo jakost signala. Kdor uporablja brezžično memrežje, ima po vsej verjetnosti nekje v bližini brezžični usmerjevalnik. Ko se le za nekaj dodatnih metrov oddalji od naprave, se signal navadno precej poslabša in kmalu popolnoma izgine.
Naj bo to svetlobno ali radijsko valovanje, razdalja ju dodobra načne. Moč signala se zmanjšuje zelo hitro. Stik z Zemljinimi sateliti še ni problematičen. Kar pa prečka oddaljenost naše Lune, navadno pade pod zahtevne komunikacije. Pred 50 leti so v ZDA postavili temelje sistema, ki skrbi, da ima Zemlja učinkovite oči in ušesa tudi po dveh milijonih kilometrov oddaljenosti (uraden standard ITU).

Začetki v hladni vojni in ameriški vojski
Nasin Deep Space Network (omrežje za globoko vesolje) je sistem ogromnih in visoko zmogljivih radijskih anten, ki so sistematično razporejene po planetu. Sprva je bil v rokah ameriške vojske, ki ga je sredi hladne vojne uporabljala za komunikacijo z vojaškimi sateliti. Že leta 1958 je vojska prenosne radijske sprejemnike razporedila po Nigeriji, Singapurju in domači Kaliforniji.

Pet let kasneje, 24. decembra 1963, so omrežje uradno predali ameriški vesoljski agenciji Nasa. V pol stoletja je bilo to omrežje ključno pri prenosu informacij z domala vseh sond, ki so odpotovale do naše Lune in naprej. Z njihovo pomočjo je človeštvo videlo površja oddaljenih planetov, prejelo trdne znanstvene podatke in se čudilo presenetljivim odkritjem (več v spodnji fotogaleriji).

Nasa je v Kaliforniji (ZDA), Canberri (Avstralija) in pri Madridu (Španija) postavila serijo ogromnih in izjemno občutljivih anten, ki po trditvah agencije edine na svetu zagotavljajo neprestano komunikacijo s katero koli (komunikacije zmožno) napravo v vesolju.

Svetloba žarnice v hladilniku
Na zemeljski krogli so postavljene na približno 120 stopinj razlike in tako vsak trenutek pokrivajo vse strani sveta. Biti morajo izjemno natačne. Že pol stoletja se človeštvo pri raziskovanju vesolja spoprijema z veliko težavo: sonde, ki jih pošljemo v vesolje, so navadno radijsko izjemno omejene. Njihovi inženirji imajo veliko omejitev, tako denarnih kot fizičnih, zato so te oddajne radijske naprave navadno omejene na 20 vatov. Kar je, kot je pojasnil vodja projekta Cassini Earl Maize, enakovredno običajni žarnici v hladilniku. Takšen signal je treba zajeti tudi milijarde kilometrov stran.

Na Nasinem institutu JPL (Jet Propulsion Laboratory) so to pojasnili še nekoliko drugače: moč takšnega signala je kar 20-milijardkrat šibkejša od baterije v zapestni uri. Na vsaki od treh lokacij je zato ena velika, 70-metrska antena in niz manjših, ki skupaj ali posamično lovijo šibke šepete. Za njimi je široka organizacija visokotehnološke opreme in ljudi, ki morajo iz zaznanega odstraniti ves šum in napake - ki jih je vedno veliko.

Sistem uporabljajo (ali pa so ga) tudi druge vesoljske agencije, med njimi evropska, ruska, japonska, med zadnjimi pa indijska, ki je nedavno proti Marsu izstrelila lasten orbiter. Dandanes se uporablja za jato 33 robotskih odprav v vesolje, so sporočili iz Nase.
"Brez tega omrežja ne bi nikdar zmogli odprav na Merkur in Venero, obiskati asteroidov in kometov, si ogledati osupljivih fotografij z Marsa ali veličastnih podob Saturnovih prstanov z zelo od blizu," so zatrdili na ameriški agenciji.

Dandanes DSN med drugim skrbi za komunikacijo z vozilom Radovednost (Curiosity) na Marsu, z vesoljskim teleskopom Spitzer, s sonde Cassini sprejema podobe Saturna in njegovih številnih lun.

Ko se sonda Voyager 1, trenutno od Zemlje najbolj oddaljeno delo človeških rok, pomika po medzvezdnem prostoru, njene podatke lovijo tri prej omenjene lokacije (več v galeriji).

Deep Space Network ni namenjen le klepetu z oddaljenimi in osamljenimi računalniki na poti v neznano. Skrbi za logistiko ter natančno usmerjanje vesoljskih plovil v orbite drugih planetov. Izvaja tudi lastne znanstvene meritve. Med drugim z usmerjanjem signala v asteroide sproti preverja njihovo hitrost ter smer, na podlagi teh podatkov pa znanstveniki presojajo, kateri bi nam lahko bil grožnja. In točno kdaj.

Kitajci za petami
Seveda to ni edini sistem na Zemlji, ki omogoča zahtevno komunikacijo daleč v vesolje. Je pa po trditvah Nase edini, ki zmore stalno komunikacijo v vse smeri. Podobne sistem razvijajo še evropska, ruska, indijska in kitajska vesoljska agencija. Še posebej Kitajci so precej ambiciozni: na lastnem ozemlju imajo postavljene številne antene, že čez nekaj let pa naj bi po načrtih njihov sprejemni krožnik stal tudi v Južni Ameriki.

ZDA se bodo tako morale v prihodnosti še precej potruditi, če bodo želele ohraniti primat na tem področju. Za vzdrževanje in nadgradnjo DSN-ja v zadnjih 20 letih namreč niso veliko vlagale, kar se že kaže v zaostanku zmogljivosti.
Ena od možnost je načrt Nase, da komunikacijo z radijskih valov preselijo na optične. Konkretno, namesto široko razpršenega valovanja nameravajo uporabljati usmerjen "top" fotonov v obliki laserja.
V galeriji si lahko ogledate posnetke in dogodke, kjer je bil "zraven" Deep Space Network:





































Brez tega omrežja ne bi nikdar zmogli odprav na Merkur in Venero, obiskati asteroidov in kometov, si ogledati osupljivih fotografij z Marsa ali veličastnih podob Saturnovih prstanov od zelo od blizu.

Al Bhanji, JPL, Nasa
Leta 1965 se je prvič zgodilo, da je človek od blizu fotografiral kakšen drugi planet našega Osončja. Plovilo Mariner 4. se je 15. julija tega leta odpravilo na Mars in po omrežju Deep Space Network nestrpnim znanstvenikom na Zemlji pošiljajo relativno sveže podatke. Zmogljivost računalnikov (pa tudi omrežja) je bila takrat izjemno nizka, zato so prve prave in vizualno sprocesirane fotografije v Marinerjevi ekipi lahko pričakovali šele z nekajurnim zamikom. Ker so bili ob tem prelomnem dogodku tako neučakani, so se odločili natisniti "ničle in enice" - suhe računalniške podatke o svetlosti na določenem pikslu. Rezultat je pričujoča črno-bela podoba, ki je takrat nemudoma zaokrožila po televizijskih postajah. Človek je od blizu uzrl Mars. Foto: NASA/JPL
Štiri leta pozneje so bile stotine milijonov ljudi pred televizijskimi ekrani. Prek DSN-ja je namreč Nasa julija 1969 prenašala (in z njo televizijske postaje sveta) prve korake človeka po Luni. Na sliki spust Neila Armstronga s plovila. Foto: Nasa
"Houston, imamo problem!" Na Apollu 13, ki je bil namenjen na Luno, je odjeknila eksplozija. Plovilo je hitro izgubljalo dragoceno energijo in kisik. V skrajnih razmerah so v stiku z zemeljskim poveljstvom stkali načrt, kako "skozi šivankino uho" ob vseh skrajnih omejitvah opraviti oblet okoli Lune ter se vrniti nazaj na Zemljo. Ob skrajnih varčevalnih ukrepih z energijo bi to bilo nemogoče ob uporabi običajne komunikacije. Na Nasi menijo, da brez menjave kanala na močnejši Deep Space Network posadka ne bi doživela vrnitve na Zemljo živa. Foto: Nasa
Ćloveštvo je Merkur prvič obiskalo leta 1974. Mariner je ta mrtvi in neaktivni planet fotografiral z razdalje "le" 200.000 kilometrov, zato je tehnika posnetka mozaična. Skupno je Mariner v dveh letih posnel več kot 7.000 fotografij Merkurja. Foto: NASA/JPL-Caltech
Leta 1976 je prvo vesoljsko plovilo uspešno pristalo na Marsovih trdnih tleh. Imenovalo se je Viking 1. Foto: NASA/JPL-Caltech
Prva odprava, ki je dodobra pofotografirala zunanje planete Osončja, je nosila ime Voyager. Leta 1979 je bil na vrsti Jupiter. Foto: NASA/JPL-Caltech/USGS
V Voyagerjev objektiv se je ujela tudi Jupitrova luna Io. Do takrat so bili znanstveniki prepričani, da je edini planet (ali njegov satelit) v Osončju, ki ima delujoče vulkane, Zemlja. Tale fotografija je ujela izbruh vulkana Loki. Izbruhani material je v modri barvi. Foto: NASA/JPL-Caltech/USGS
Le leto pozneje je se Voyager 1 ob budnem ušesu DSN-ja približeval Saturnu. Še med približevanjem (na razdalji 34 milijonov kilometrov) je posnel prvo fotografijo in že takrat mu je uspelo ujeti do tedaj nevidene barvne podrobnosti plinskega velikana. Povsem se mu je približal mesec dni pozneje. Dandanes ima Saturn "lastno" sondo Cassini, ki se planetu posveča do zadnjih podrobnosti in povsem prekaša Voyagerjevo delo. Foto: NASA/JPL-Caltech
Predzadnji planet Osončja, Uran, je leta 1986 obiskala sonda Voyager 2. Podoba na levi strani je takšna, kot bi jo zaznale človeške oči, na desni pa je svetlobno obdelana, s čimer je dobro viden osrednji oblak, poln smogu-podobnih delcev. Fotografija je posneta z razdalje 18 milijonov kilometrov. Foto: NASA/JPL-Caltech
Da so razdalje res ogromne, priča dejstvo, da je Voyager do zadnjega planeta Osončja dospel šele tri leta pozneje. Modri Neptun, zadnja velika straža pred medzvezdnim prostorom, je podobno kot Saturn prizorišče ogromnih viharjev in neviht, o čimer pričajo tudi bele črte v atmosferi. Ko je Voyager 2 posnel zadnjo fotografijo, je uradno končal svoje poslanstvo in se odpravil na pot zunaj Osončja. Je še dejaven in tudi DSN ga še uspeva spremljati. Čeprav, kot je razvidno s sledeče fotografije, z določenimi popravki. Foto: NASA/JPL-Caltech
Že malo pred Voyagerjevim obletom Neptuna leta 1989 so v Nasi ugotovili, da tako ne bo šlo naprej. Takrat 64-metrsko anteno so nadgradili na 70 metrov, da bi le uspeli ujeti izjemno šibek signal. Nasploh so vse tri opazovalne lokacije namenoma postavljene v nekoliko hribovito območje v obliki sklede, da bi bile čim bolj zaščitene pred motečimi radijskimi frekvencami domačega planeta in prebivalstva. Od takrat naprej nadgradenj skorajda ni bilo več. Foto: ASA/JPL-Caltech
Portret sončnega sistema. Leta 1990 je Deep Space Network prejel oddaljene posnetke šestih planetov: Venere, Zemlje, Jupitra, Saturna, Urana in Neptuna. Posnete so bile tako od daleč (6 milijard kilometrov in pol od Zemlje), da so nekoč ogromni planeti zavzeli le nekaj pikslov. Foto: NASA/JPL-Caltech
Vroča Venera je prišla na vrsto leta 1991. Njeno ozračje je gosto in vroče, zato jo je plovilo Magellan posnelo z radarsko tehniko. Takšne posnetke so potem združili s podatki, ki jih je predhodno "priskrbelo" plovilo Pioneer Venus Orbiter, rezultat pa je pričujoč potrtret zvezde Danice. Foto: NASA/JPL-Caltech
Zaklad za geologe: posnetek pokrajine Marsa skozi objektiv vozila Opportunity. Le kmalu po pristanku leta 2004 so bili znanstveniki neučakani z geološkimi raziskavami, ki bi pokazale (ali ne), ali je voda na rdečem planetu; ali pa sledove nekdanjega obstoja te tekočine. Foto: NASA/JPL-Caltech/Cornell
Komet Tempel 1 je leta 2005 pričakalo neprijetno presenečenje. Nasa je nanj poslala sondo Deep Impact. Del sonde je namenoma usmerila v trk s kometom, drugi je ujel posledice trka, DSN pa je podatke kanaliziral na Zemljo. Ta fotografija je nastala 67 sekund po trku sonde in kometa. Foto: NASA/JPL-Caltech
Viktorjanski blišč: okoli Marsa kroži Nasin satelit, ki podatke tamkajšnjih talnih vozil posreduje proti Zemlji. Na leta 2009 posneti fotografiji je Viktorijin krater, ki si ga je Opportunity poblizu ogledal med letoma 2006 in 2008. Satelit Mars Reconnaisance Orbiter je nanj dal še drugo perspektivo. Foto: NASA/JPL-Caltech/UA
"Selfiji" v vesolju? Točno tako. In to robotski. Vozilo Curiosity (Radovednost) je februarja letos posnelo selfie, ki je bil kmalu zatem objavljen na Twitterju. Robotska roka s kamero na fotografiji ni vidna. Foto: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Eden od le treh obstoječih portretov Zemlje iz zunanjega dela Osončja. Posnela ga je okoli Saturna krožeča sonda Cassini, ki tudi spada v DSN-jev "nabor". Foto: NASA/JPL-Caltech/SSI
Skok daleč v preteklost: leta 1970 so DNS-jevo veliko anteno takole gradili pri Madridu v Španiji. Prva španska antena v tem omrežju je bila sicer postavljena že pet let prej. Foto: NASA/JPL-Caltech