För att "prata" med den avlägsna Voyager-rymdfarkosten, NASA var tvungen att ta ett steg framåt inom rymdkommunikationsteknik. På bilden ovan, en 64 meter bred antennplatta i Goldstone, Kalifornien utökas till 70 meter. Kredit:NASA/JPL-Caltech
När NASA:s tvillingfarkoster Voyager förändrade vår förståelse av solsystemet, de sporrade också ett språng i rymdfarkostkommunikation.
Uppdragets inverkan är fortfarande synlig i Kaliforniens Mojaveöknen. Där, på NASA:s Goldstone Deep Space Communications Complex, bågarna av antennplattor kikar fram över klippiga kullar. Goldstone var det första stället där de två Voyagers började förändra landskapet. Ju längre de reste, desto större behövde dessa rätter vara så att de kunde skicka och ta emot radiovågor som är nödvändiga för att spåra och kommunicera med sonderna.
Från och med 1970-talet, byggpersonal byggde nya rätter och utökade gamla. Dessa rätter tornar nu upp sig över öknen:den största är 230 fot (70 meter) i diameter, en riktig koloss. Dess mindre syskon är 112 fot (34 meter) i diameter, längre än två skolbussar på de bredaste punkterna. Skålarna fick växa från sina ursprungliga 210 fot (64 meter) och 85 fot (26 meter), respektive.
De utökade skålstorlekarna speglades på NASA:s andra Deep Space Network (DSN) platser, ligger i Madrid, Spanien, och Canberra, Australien. DSN hanteras av NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, under ledning av byråns program för rymdkommunikation och navigering (SCaN).
Voyager-uppdraget hjälpte till att driva denna utveckling. I dag, Voyagers är mer än 10 miljarder miles från jorden, och Voyager 1 har gått förbi heliosfären – bubblan som innehåller solen, planeterna och solvinden. De stora avstånden mellan sonderna och jorden har krävt större och bättre "öron" för att höra deras allt svagare signaler.
"På sätt och vis, Voyager och DSN växte upp tillsammans, " sa Suzanne Dodd från JPL, direktör för Interplanetary Network Directorate och Voyagers projektledare sedan 2010. "Uppdraget var en provningsplats för ny teknik, både i rymden och på jorden."
DSN grundades formellt 1963, med hårdvara och personal som matchade NASAs tidiga behov. Apollo-uppdragen; vikingaprogrammets utforskning av Mars; Pioneer- och Mariner-sonderna:alla dessa förlitade sig på DSN:s radioantenner.
Men i slutet av 1970-talet nätverket genomgick ett antal snabba förändringar. Förutom att utöka fatstorlekarna, NASA undersökte också konceptet med att arrangera antenner, sa Marie Massey, Goldstones affärschef. Genom att rikta flera antenner mot rymdfarkosten Voyager, operatörer kan öka sin signal, ger dem styrkan hos en gigantisk antenn.
"DSN bevisade konceptet, sa Massey, som började arbeta som Goldstone-stationsoperatör 1978.
Arrayer genomfördes också på DSN:s andra platser i Madrid och Canberra. Det skulle krävas flera antenner på var och en av DSN:s platser för att samla in Voyager 2:s bilder av Uranus 1986 – och skapa den första arrayen för ett planetariskt möte i rymdkommunikation.
Tre år senare, Voyager 2 stötte på Neptunus – vilket krävde fler förändringar. Signalen var så svag att de arrayer som användes 1986 inte räckte till. NASA slutförde utbyggnaderna av DSN:s 230-fots skålar precis innan förbiflygningen, lägga till en extra signalförstärkning.
Byrån hade också lite hjälp av icke-DSN-antenner. National Radio Astronomy Observatory erbjöd sin mycket stora antenn i New Mexico; Australiens Parkes Observatory och Japans Usuda Deep Space Center lånade också sina öron till Voyagers vetenskap.
"I dag, rymdorganisationer lånar rutinmässigt antenner för att hjälpa varandra, något som började med Voyager, " sa Leslie Deutsch från JPL, biträdande direktör för direktoratet för interplanetära nätverk. Deutsch hjälpte till att undersöka hur man utförde NASA:s första arrayer och hur man integrerade icke-DSN-antennerna i det arbetet.
Arrayer som använder dessa massiva antenner är fortfarande avgörande för Voyager-uppdragets avlägsna signaler. Sändaren på var och en av Voyagers är precis tillräckligt stark för att driva en vanlig kylskåpsglödlampa. När dessa signaler når jorden, de är en tiondels miljarddels biljondel av en watt.
Det gjordes andra ändringar i DSN, för. Ett JPL-designat telemetrisystem skulle förändra hur data överfördes. Voyagers var den första rymdfarkost som använde Reed-Solomon felkorrigerande kod, vilket ökade deras datahastighet.
Allt detta gjorde det lättare för Voyagers att göra nya upptäckter och skicka tillbaka ikoniska bilder som "familjeporträttet". Men de menade också att DSN i sig förändrades:det höll på att utvecklas för en ny rymdålder, en där utforskningen var rik och frekvent.
"Vi har gått från ett primärt planetariskt uppdrag till att undersöka många platser i vårt solsystem samtidigt, sa Dodd.