ゴールドストーンの空中70メートル。 出典：NASA / JPL
最初の月のレンジャーからボイジャープローブまでのすべてのデバイスの追跡と通信に無線を使用して半世紀を経て、現在は太陽系の境界を越えて星間空間に入り、NASAは光学およびX線に基づく長距離宇宙通信ネットワーク（DSN）に20億ドルを投資していますスペクトル。
来年、 NASAは月のLADEEミッションの光レーザー通信をテストするためのデモンストレーションフライトを開始する予定です（Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer-月の大気とその軌道のダスト環境を研究するためのプログラム）。 そしてまもなく、静止地球軌道（GEO）でのレーザー中継器の機能をテストするための光学ミッションが続きます。
NASAのジェット推進研究所の惑星間ネットワークオフィスの最高技術責任者であるLeslie Deutschは、次のように述べています。 「DSNを介した通話中に宇宙ミッションが失われたケースはありませんでしたが、いくつかのケースではDSNを使用してミッションを保存しました。」
カリフォルニア州ゴールドストーンの3つの土地複合施設を使用。 オーストラリア、キャンベラ。 スペイン、マドリッド-DSNは約35の宇宙船を追跡し、98％を超える成功を収めています。
しかし、時々、NASAは他の電波望遠鏡を使用します。 ドイツは、火星科学研究所の最近の着陸時に、火星への進入、降下、着陸中のMSL信号を追跡するために、Parkers Australia DSN電波観測所がバックアップ機能として使用されたことに注意します。
「より強力な通信チャネルがあれば、火星の機器がより多くのデータを返すことができるという事実にボトルネックがあります」とドイチュは言いました。
多くの研究が行われているところはどこでも、地球の表面をナビゲートするのに役立つGPSのような機能を作成することも価値があります。 ドイツは、火星のGPS機能は今後数十年でまだ探求され、おそらく実現されていると指摘しています。
一方、NASAはレーザー通信を体験します。 LLCD（月面レーザー通信のデモンストレーション-月とのレーザー通信のデモンストレーション）は、来年1月にLADEEで開始され、月からのレーザー伝送ラインの速度を622メガバイト[毎秒]で実証します。
その後、2017年の終わりに、レーザーリレーリレーデモンストレーションプロジェクト（LCRD-レーザー通信リレーデモンストレーションプロジェクト）が商用衛星Space Systems / Loralと共に開始されます。 静止軌道から、LCRDは2年間、光通信による高速データ伝送を継続的に経験します。
LCRDは0.5Wレーザーを使用します。 これは、DVDを書き込むときの現在の電力にほぼ対応しています。 ただし、このインジケータをわずか5ワットに増やすと、LCRDテクノロジーは、地上速度で1ギガバイト/秒の発信速度と100メガバイト/秒の着信速度で通信回線を提供できます。 これは、現在無線周波数のDSNが提供する速度の10〜100倍です。
「2022年までに静止軌道に光中継器が必要です」と、ゴダード宇宙飛行センターのNASAの宇宙通信エンジニアであるデイビッドイスラエルは言います。
イスラエルは、NASAが「目に安全な」波長を使用し、レーザーが飛行機や衛星の経路を決して通過しないことを保証すると主張していますが、彼は従来の雲が光通信の最大の技術的課題をもたらすことに注意しています。
したがって、地上の光受信機の場所を探しているとき、空がほとんど常に晴れているエリアに行くだけではどうですか？
「いくつかの孤立した山頂での素晴らしいレセプションは天文学に最適です」とイスラエルは言いました。 「しかし、軌道からのデータ転送速度が高い場合、山からこのデータを取得する[効果的な]方法がないかもしれません。」
したがって、地上の光通信望遠鏡の問題の1つは、最適な「視認性」と、着信データをリモート研究者にすばやくリダイレクトするために必要な既存の通信インフラストラクチャラインの使用とのバランスをとることです。
また、NASAは、GPSと同様の太陽系スケールで機能する宇宙ベースのナビゲーションシステムを作成するために、自然の天体物理学的X線源の適合性を調査しています。 アイデアは、[ミリ秒単位の]パルサーを使用し、中性子星を回転させ、ミリ秒の周波数でX線を放射して、船の進路とその位置を正確に決定することです。
Voyager 1出典：NASA / JPL
NASAのゴダード宇宙飛行センターの天体物理学者であるキースゲンドローは、「XNAVシステムは、「経時的に複数のパルサーを観測するには追跡用X線検出器が必要になります」と述べています。
「パルサーは規則的なパルスを生成し、その精度は原子時計と数か月から数年にわたって競合する可能性があります」とGendreau氏は述べました。 -GPSは衛星のグループで、各衛星には正確な時刻を送信する原子時計が含まれています。 GPS受信機は複数の衛星から時間信号を受信し、これらのデータに基づいて座標を計算します。 XNAVの場合、時計は銀河規模で分布するパルサーになります。これにより、太陽系全体およびそれ以降の両方でGPSナビゲーションを提供できます。
今日、外惑星にナビゲートするために、彼らは長距離宇宙通信システムと宇宙船スターセンサーを使用して正確な位置を計算します。 しかし、ドイツはXNAVが自律的な宇宙船ナビゲーションをさらに正確にすることができると言います。
「XNAVは、空の異なる方向にあるパルサーから3次元の位置データを作成します」とGendreau氏は言います。 彼はまた、宇宙船がその位置を決定するために使用する3つのパルサーに加えて、4番目のパルサーが独立した時間測定を提供することにも注目しています。
中性子星の内部構造の研究者-（NICER-Neutron Star Interior Composition Explorer）は、2016年末までにXNAVを実証できるパルサータイミングについてNASAによって提案された実験です。
「鉱夫が宇宙に入り小惑星帯に入るまでに、XNAVを使用すると自信を持って言えます」とイスラエルは言いました。
自然界で最も正確な時計は、銀河のGPSを可能にします（ウィキペディアのイラスト）
ラジオ検索では、フェルミガンマ線宇宙望遠鏡によって取得された未確認のソースのリストを調べることにより、17の新しいミリ秒パルサーが見つかりました。 色付きの円は、望遠鏡の運用年にわたって2009年に発見された新しいパルサーの位置を、空全体のパノラマ地図上に示しています。
一方、ゴダードのNASA研究者は、紫外線源を使用した通信に光電陰極の光起電力変調を使用するX線通信（XCOM）にも取り組んでいます。 レーザー通信に対するX線の利点は、X線放射の波長が短く、大気に入るなど、無線および光周波数が到達できない領域に侵入できることです。
ゲンドロー氏によると、レーザーに対するX線の主な利点の1つは、短波長により非常に細いビームを送信できるため、長距離で通信する際のエネルギー損失がはるかに少ないことです。
「非常に高いX線エネルギーは、大気に入るカプセルを取り囲むプラズマエンベロープを貫通し、そのような極超音速装置に低速接続を提供することができます」とJendreau氏は述べています。 「NICERが離陸したら、2018年までに宇宙での最初のXCOMデモの受信機として使用できます。」
深宇宙通信ネットワークの未来は何ですか？
ドイツは、データレートが今日よりも桁違いに高いと言っています。 月の裏側などの遠隔地の人々に対する継続的なDSNカバレッジ、およびNASAが宇宙飛行士や車を送るインターネットのような権限付与。
ラジオはどうですか？
「宇宙無線通信を完全に回避することはできないと思います」とドイツは語った。 「彼女はとてもシンプルで簡単です。」