Les systèmes de communications de la NASA

une antenne du Near Earth Network. NASA/JPL

Dès que commença le programme spatial américain, le besoin de suivre et guider les satellites et de recueillir les données collectées fit que l'on mit en oeuvre des stations d'écoute. Il y a 50 ans, aux débuts de la conquête de l'espace, les premiers astronautes ne pouvaient communiquer avec le contrôle des missions que pendant 15% de leur orbite. Trois réseaux, finalement, de nos jours, servent à la NASA à communiquer avec ses différents satellites et missions: le "Near Earth Network" ou NEN, consacré aux satellites en orbite basse qui n'ont besoin que d'une communication périodique avec la Terre; le "Space Network" ou SN, basés sur les satellites TDRS, consacré aux missions en orbite terrestre basse, en général. Et, enfin, le "Deep Space Network" qui permet à l'agence américaine de communiquer avec ses missions de longue distance, telles celles qui travaillent dans le système solaire. Le Deep Space Network, le Near Earth Network et le Space Network relèvent du bureau programmatique Space Communications and Navigation ou SCaN, créé en mai 2006. Le SCaN sert de bureau programmatique pour toutes les activité de télécommunications spatiales de la NASA. Le SCaN, d'une façon générale, va mettre en place la combinaison des infrastructures de communication et de navigation spatiales de la NASA au sein du "Office of Space Communications", partie du "Space Operations Mission Directorate" (SOMD) (qui est, actuellement, le "Human Exploration and Operations Mission Directorate" (HEOMD)) ce qui va enclencher une transition vers une architecture unique et unifiée de suivi des missions spatiales. C'est le centre Goddard de la NASA qui est responsable à la fois du Near Earth et du Space Network du SCaN et fournit des communications continues et sûtres aux satellites en orbite basse, ainsi l'ISS

Le Near Earth Network

Le Near Earth Network ("réseau pour les missions proches de la Terre", littéralement) s'appelait auparavant le "Ground Network" ou GN ("réseau terrestre"). Ce système permet le suivi de missions qui requièrent un contact périodique et qui sont situées sur des orbites ou des points sub-orbitaux, dont les orbites terrestres basses, les orbites géo-stationnaires voire des missions lunaires ou hautement elliptiques. Ces télécommunications concernant les opérations pré-vol, de lancement, en orbite, d'atterrissage et post-vol. Le NEN est du ressort du centre Goddard de la NASA. Les missions, ainsi, envoient leurs données à transmettre directement à un réseau global de stations de suivi lorsqu'ils passent au-dessus de celles-ci. Plus de 40 missions sont des clients du NEN s'étageant en orbite de 160 à 35400km voire jusqu'en orbite lunaire. En plus des transferts de données, les antennes du NEN transmettent une télémétrie constante, un suivi et un envoi de commandes pour les satellites, permettant le suivi de ceux-ci, ainsi, par exemple, l'ajustement de l'orbite ou le ré-alignement des panneaux solaires. Les stations au sol du NEN se trouvent dans le monde entier: la Wallops Flight Facility en Virginie, la McMurdo Ground Station en Antarctique, le White Sands Complex, au Nouveau Mexique et l'Alaska Satellite Facility (ASF) de Fairbanks, en Alaska (qui est propriété de la NASA mais mis en oeuvre par l'université de Fairbanks; l'emplacement est idéale pour communiquer avec les satellites en orbite polaire). Le NEN est géré, mis en oeuvre et entretenu par le Goddard Space Flight Center dont les équipes travaillent sur les campus de Greenbelt et de la Wallops Flight Facility. La NASA implanta son premier réseau de stations au sol pour les télécommunications spatiales dans les années 1960, le "Manned Space Flight Network" ou MSFN ("réseau de vols spatiaux habités"). Les stations du MSFN se trouvaient surtout aux faibles latitudes de façon à pouvoir communiquer avec les missions des programmes Mercury, Gemini et Apollo. Pendant ces mêmes années, la NASA devint également responsable du système militaire Minitrack, qu'elle fit évoluer en le "Satellite Tracking and Data Acquisition Network" ou STADAN ("réseau d'acquisition de suivi et de données satellite"); il servit à communiquer avec des satellites de nouvelle génération qui avaient besoin de communications améliorées. Puis, pendant les années 1970, la NASA fusionna le MSFN et le STADAN, ce qui forma le "Spaceflight Tracking and Data Network", ou STDN ("réseau de suivi et de données des vols spatiaux"); celui-ci permit les communications avec les missions habitées ou non. Dans les années 1980, le STDN fut étendu pour le programme de la navette et la NASA commença de mettre en place le "Space Network", fondé sur les satellites TDRS. Comme, dans les années 1990, la NASA dut s'impliquer plus fortement dans les études concernant la Terre, les stations au sol durent s'adapter à des transferts de données à haut débit en provenance de ces missions. Aussi, le STDN devint un ensemble de stations, qui fut d'abord appelé le "Ground Network" ou GN ("réseau au sol"). Ce système a été ensuite renommé le Near Earth Network. Le Near Earth Network, par ailleurs, est devenu pionnier en termes de collaboration avec des stations d'autres agences (ainsi la NOAA, l'agence météorologique américaine, ainsi que des agences spatiales étrangères) ou avec des stations au sol du secteur privé (ainsi des universités). Les antennes et stations de la NASA ne sont utilisées que si l'on ne trouve pas de fournisseur privé ou que si celui-ci demande des tarifs trop élevés: ainsi, la NASA s'occupe des missions ayant des exigences particulières en termes de communications, comme la navette spatiale. Actuellement, le Near Earth Network utilise, pour la moitié de son travail, des fournisseurs commerciaux ou partenaires et représente donc un "business model" spécifique au sein de la NASA. Le NEN augmente actuellement son réseau de stations au sol pour fournir des services de communications au futur système de vaisseaux américains. Le "Launch Communications Segment" du Near Earth Network est constitué d'une station au Kennedy Space Center, d'une à Ponce de Leon (Floride, Etats-Unis) et d'une aux Bermudes. Le centre Goddard a construite ce Launch Communications Segment pour suivre la capsule Orion et la fusée SLS américaine. Après la récente installation d'une nouvelle antenne en Alaska et des plans pour en installer plusieurs dans l'hémisphère sud, le NEN développe aussi de nouvelles capacités qui accroîtront la bande passante et permettront au réseau de répondre à la demande croissante en données puisque de nouvelles missions sont lancées. Le prochain défi sera l'augmentation de la bande passante du fait de l'utilisation de liaisons laser

Le Space Network

Le Space Network ("réseau spatial", littéralement) est né dans les années 1980. Les satellites TDRS agissent comme des tableaux de répartition qui reçoivent les données des vaisseaux spatiaux en orbite terrestre, des ballons scientifiques de haute altitude et des lanceurs et, ensuite, ils relaient les données à l'une des deux stations au sol. Le SN visait à la transmission globale des voix et données entre les navettes spatiales (puis la Station Spatiale Internationale) et le contrôle au sol (avant que le système TDRS n'entre en service, les communications entre la navette et le sol n'étaient possible que pendant 15% de chaque orbite. Le premier satellite TDRS fut lancé en avril 1983 par une mission de la navette spatiale mais, malencontreusement, le premier satellite TDRS fut placé sur une orbite trop basse et il lui fallut plusieurs mois, en utilisant son propre carburant, pour rejoindre sa position géostationnaire prévue. Les satellites TDRS sont situés à l'un des trois clusters opérationnels qui se trouvent au-dessus de l'Atlantique, du Pacifique ou de l'océan Indien. Le Space Network est du ressort du centre Goddard de la NASA. Il se base sur les satellites TDRS, qui sont des satellites-relais de communications en orbite géo-stationnaire. Ce réseau fournit, en général, les ressources qui servent aux télécommunications globales espace-sol ainsi qu'au suivi pour les vols inhabités ou habités en orbite terrestre basse ou proche. Le réseau, d'une part, se base sur trois antennes au sol, situées aux trois stations au sol telle le "White Sands Ground Terminal". Ces antennes sont fixes et en alignement avec le système de satellites géo-stationnaires dit le "Tracking and Data Relay Satellite System" ou TDRSS, une constellation d'une dizaine de satellites de télécommunications. Lorsque, par exemple, on veut communiquer du sol vers une mission en orbite terrestre, les données passent d'une station au sol à un satelllite TDRS, lequel, alors, renvoie les données vers la mission en question; et réciproquement dans le cas du lien mission-sol (qui se termine par un centre de données, ainsi le contrôle de mission de Houston). Ce réseau permet ainsi à la NASA d'avoir à sa disposition une couverture globale des télécommunications espace-sol et le suivi des missions spatiales habitées ou robotiques en orbite basse ou à proximité de la Terre. La partie sol du système (le "Space Network Ground Segment") comprend des locaux et des systèmes installés au White Sands Complex de Las Cruces, au Nouveau-Mexique, au Guam Remote Ground Terminal, sur l'île de Guam et la Space Network Expansion East à Blossom Point, dans le Maryland. L'ISS et le télescope spatial Hubble dépendent aussi du Space Network ainsi que des fusées de lancement et une variété d'autres missions scientifiques; le programme de la navette spatiale fonctionnait aussi sur la base du Space Network. Pour ce qui est de l'ISS, il existe aussi des stations au sol VHF qui servent de secours au Space Network et qui communiquent avec les vaisseaux Soyouz lorsque ces derniers sont hors d'atteinte de la Russie. Le Space Network est géré par le Goddard Space Flight Center de la NASA et la principale installation de communication au sol se trouve au White Sands Complex à Las Cruses, au Nouveau-Mexique. Actuellement, le Space Network peut transmettre 300 megabits de données par seconde, soit 2 CD-roms par minute (ou 700 CD-roms par jour). Au cours des années qui viennent, la NASA accroîtra ce taux à 600 megabits par seconde

Le "Space Network Ground Segment Sustainment" ("durabilité de la partie sol du Space Network" ou SGSS) est un projet qui vise à mettre à jour les infrastructures de communication de la partie sol du Space Network via la technologie la plus avancée actuelle. Ces mises à jour comprendront l'installation d'une toute nouvelle architecture dans chaque terminal au sol du système TDRSS; celle-ci permettra des mises à jour technologiques plus faciles, des expansions ultérieures simplifiées et un accroissement des possibilités en termes de taux de transfert des données pour les clients du système; la mise à jour permettra aussi d'abaisser les coûts d'opération et de maintenance. Le SGSS, de plus, fait de cette mise à jour un moyen de permettre l'extensibilité et l'expansibilité du système. Le projet SGSS a la responsabilité de la mise à nniveau des trois terminaux au sols existant du Space Network (White Sands Complex au Nouveau-Mexique et Guam). De plus, le SGSS, construira un nouveau terminal à Blossom Point, dans le Maryland. La nouvelle architecture SGSS devrait être définitivement opérationnelle fin 2016. Le "SGSS Project Office" au centre Goddard de la NASA a la responsabilité du projet pour les terminaux au sol et l'opération du réseau relève du "Space Network Project" du centre Goddard. Cet effort comprend aussi accroître et améliorer les méthodes selon lesquelles les centres de contrôle utilisateurs du Space Network s'interfacent avec le "pace Network Ground Segment" pour ce qui est de la planification et du contrôle des données et des services. Au total, 6 satellites avaient été placé en orbite entre avril 1983 et juillet 1995. Le premier TDRS fut placé en orbite par la 6ème mission de la navette spatiale et le triangle du réseau fut terminé en 1989 (TDRS-4). Trois satellites lancés entre 2000 et 2002 constituèrent la seconde génération des TDRS. Au cours de ses dernières années, l'inclinaison de l'orbite du TDRS-1 fut accrue pour permettre les communications partielles avec les pôle nord et sud. La NASA a demandé à Boeing de construire 3 autres satellites (les TDRS-K, TDRS-L et TDRS-M; le premier a été lancé en janvier 2013, les deux autres le seront en 2014 et 2015), de remettre à jour les TDRS-1 et 4 et de développer les services de communications de l'agence. La déconnexion d'un satellite TDRS en fin de vie consiste à évacuer le carburant, déconnecter les batteries, fermer les transmetteurs et récepteurs radio-fréquence de sorte que le satellite soit complètement, et de façon permanente, passif et qu'il n'interfèrent pas avec d'autres satellites. Les plus récents satellites TDRS comprennent plusieurs avancées: électronique de télécommunications re-conçue, panneau solaire de haute performance permettant l'alimentation nécessitée par la S-band. De plus, on en est revenu au traitement des données au sol, ce qui permettra au réseau de satisfaire plus de clients. Le système TDRS, d'une façon générale, fournit des données de suivi, de télémétrie, de commandes ainsi que des données à haute bande passante qui sont utilisées par de nombreuses missions scientifiques ou habitées en orbite terrestre, ainsi l'ISS ou le télescope spatial Hubble. Des améliorations récentes, annoncées fin 2016, augmenteront la capacité de transfert données et un autre satellite TDRS aidera à cette augmentation en 2017. Des vaisseaux de la troisième génération font partie d'un réseau complet qui, début 2018, comprenait 10 satellites

Le Deep Space Network

deux des trois antennes de 34 m, à guide d'onde à faisceau, du site de Goldstone du Deep Space Network, en Californie. NASA/JPL

C'est le JPL, en Californie, qui est responsable du DSN pour le programme SCaN. Le Deep Space Network trouve son origine en janvier 1958 lorsque le JPL, qui, alors, était un institut contractuel de l'armée américaine, mis en oeuvre un ensemble de stations de suivi portables au Nigéria, à Singapore et en Californie de façon à suivre le satellite Explorer 1, le premier satellite américain. Ce petit nombre d'antennes, jusque là, faisaient partie du "Deep Space Instrumentation Facility", qui, à l'origine, dans les années 1950, était mis en oeuvre par l'armée de terre. Cet organisme se transforma officiellement en le "Deep Space Network" le 24 décembre 1963. En décembre 1958, le JPL passa du contrôle de l'armée à celui de la NASA, l'agence qui venait d'être créée et se vit désormais confier la conception et la gestion des programmes d'exploration non-habitée de la Lune et du système solaire. Peu de temps après, la NASA mit au point le concept de "réseau de télécommunications pour l'espace lointain" ou "Deep Space Network": il s'agissait d'un système, à gestion et fonctionnement autonomes, qui s'occuperait des communications avec toute mission opérant loin de la Terre (on évitait ainsi que chaque mission ne mette en place et fasse fonctionner son propre système de télécommunications). Le Deep Space Network -les termes désignant désormais ce site- devint ainsi, pour les différents acteurs de l'espace américain et des sondes interplanétaires, le lieu où l'on développa des récepteurs, des systèmes de suivi, de télémétrie et de contrôle. Un site avait été sélectionné, dès mars 1958, par le JPL, à Fort Irwin, dans le Désert Mojave, dans la zone désertique de Goldstone. Cette situation dans le désert mettait ainsi l'installation à l'abri de toute pollution d'ondes radio. Les acteurs de l'espace, aux Etats-Unis, n'avaient jusqu'alors utilisé que des stations mobiles et Goldstone devint le premier site fixe. La première antenne du site fut celle dite "Pioneer Station", construite pour communiquer avec les Pioneers 3 et 4, en décembre 1958 et mars 1959. D'autres antennes et d'autres sites -y compris hors des Etats-Unis- furent rapidement mis en oeuvre et, dès le début des années 1960, on planifia le développement du projet de sorte qu'il suive le rythme du développement des projets spatiaux. Les antennes grandirent en taille et leurs performances s'améliorèrent, permettant ainsi de prendre en charge les différences missions de la NASA vers la Lune et le système solaire. Même le programme Apollo fut suivi par les antennes du Deep Space Network (même si les images TV des premiers pas de l'homme sur la Lune furent envoyées en direction du radio-télescope de l'observatoire de Parkes, en Australie du sud-est). A la fin des années 1970, le DSN augmenta la taille de ses antennes et la NASA, à l'occasion des missions Voyager, explora aussi le concept de mise en réseau de celles-ci. Le réseau fut doté, en 1964, du "Space Flight Operations Facility", un immeuble de trois étages, où se trouvait le "Network Operations Control Center", le centre de contrôle des opérations. Comme aujourd'hui, le centre était connecté aux autres sites du Deep Space Network dans le monde. L'antenne la plus connue -et la plus utilisée- du Deep Space Network, l'antenne de 70 m (230 ft) de Goldstone, en Californie, a commencé d'être opérationnelle en 1966, lorsqu'il s'est agi de suivre les missions qui commençaient de s'aventurer dans le système solaire. Portant d'abord une antenne de 64 m, elle passa à 70 m en 1988 pour suivre le Voyager 2 lors du passage de la mission à Neptune et Uranus. La première tâche de l'antenne fut de suivre le Mariner 4, qui avait été perdu par de plus petites antennes une fois son passage historique à Mars réalisé. Cela valut à l'antenne le nom, en anglais de "Mars antenna", l'"antenne martienne". L'antenne de Goldstone a suivi des missions telles les Pioneer, Cassini ou les Twin Rovers de Mars. C'est elle, aussi, qui reçut de la Lune, en juillet 1969, le célèbre message de Neil Armstrong: "C'est un petit pas pour un homme mais c'est un pas de géant pour l'humanité" puis le retransmit aux téléviseurs américains, les images ayant été reçues par une autre antenne. L'antenne aide aussi à imager par radar les planètes, les astéroïdes et les comètes

Le Deep Space Network continua de se développer et de se transformer au cours des années et, aujourd'hui, il se compose de trois sites. Les trois sites, situés aux Etats-Unis -toujours à Goldstone- en Espagne et en Australie, sont distants, chacun, d'approximativement 120° de longitude. Du fait de la mécanique céleste et des trajectoires des missions, le suivi optimal demande que les stations de réception soient situées dans les deux hémisphères; par ailleurs, la répartition des sites en longitude tout autour de la Terre permet une couverture 24h sur 24. Des bassins semi-montagneux qui constituent l'environnement des trois antennes ont pour effet de réduire les interférences radio-magnétiques, ce qui fait du Deep Space Network le système de télécommunications spatial le plus important et le plus sensible du monde. Le centre de Goldstone est à 72 km (45 miles) au nord-est de Barstow, en Californie; le site australien est situé à 40 km (25 miles) au sud-ouest de Canberra, la capitale fédérale australienne et le site espagnol est à 37 km (60 miles) à l'Ouest de Madrid. Chaque complexe abrite une antenne à haut gain de 34 mètres (111 ft), une ou plusieurs antennes de 34 m à guide d'onde à faisceau (il y en a 3 à Goldstone, 2 à Madrid et une en Australie) -le système à guide d'onde permet de répartir les données reçues entre plusieurs enregistreurs- une antenne de 26 m (85 ft) et une antenne géante de 70 m (230 ft). Ce réseau de trois stations permet une activité 24 heures sur 24. Les antennes du Deep Space Network sont passées, depuis les débuts de celui-ci, d'une capacité de 8 bits et un vaisseau spatial à la fois, à une capacité de plusieurs mégabits et une trentaine de vaisseaux en même temps! Les antennes du DSN envoient aux sondes interplanétaires dispersées dans le système solaire les commandes et les données de navigation nécessaires et, d'autre part, elles recoivent des sondes les images et les données scientifiques que celles-ci recueillent. Les antennes localisent aussi précisément la position des vaisseaux et leur vitesse. Toutes les antennes d'un même site sont contrôlées depuis un centre de traitement des données, où les données recueillies subissent un premier traitement, avant d'être envoyées au JPL où elles continuent d'être analysées. Les trois sites peuvent être mis en réseau et le Deep Space Network, pour certaines missions, a même été relié au Very Large Array, un radio-télescope situé au Nouveau-Mexique, ou à d'autres radio-télescopes. Le Deep Space Network, aujourd'hui, appartient au JPL et il est géré -et son fonctionnement est assuré- pour la NASA par le Caltech. Pendant sa première année, le Deep Space Network avait suivi trois missions -Mariner 2, IMP-A et l'Atlas Centaur 2; 33 missions sont suivies actuellement. Les agences spatiales d'Europe, du Japon et de Russie, ont également, sur plusieurs décennies, utilisé le DSN pour planifier leurs missions et communiquer avec elles

Pour ce qui est du mode opératoire du Deep Space Network, on notera que les premières phases d'un lancement sont telles que la vitesse angulaire d'un satellite est rapide et que la mission est mal suivie par les grandes antennes. Aussi, de tout temps, des stations ont été mises en place pour assurer le suivi des ces phases du vol. Ces stations complémentaires furent d'abord mobiles -dont certaines de très petite taille, tenant dans une grosse valise, avec une antenne associée- puis elles devinrent fixes, comme, par exemple, la station de l'île de l'Ascension, dans l'Atlantique Sud. Comme les missions lancent vers l'Est, depuis la Floride, un site du Kennedy Space Center les suit jusqu'à leur disparition sur l'horizon et les données sont transmises aux stations d'acquisition situées plus loin sur la trajectoire. La fréquence radio qu'utilisent beaucoup de missions pour communiquer, d'une façon générale, est la bande S mais celle-ci devient encombrée et bruyante; le taux de transmission des données, dans cette fréquence, est de 90 mégabits/s

Le Deep Space Network permet donc de venir en soutien des missions interplanétaires mais aussi des observations astronomiques dans les ondes radio et radar. Le Deep Space Network est également utilisé par certaines missions en orbite terrestre. Ainsi, l'antenne de 70 m (230 ft) de Goldstone, ainsi que les deux antennes de 34 m (112 ft) ont été utilisées pour élaborer une carte radar des régions polaires sud de la Lune, en préparation de la mission LCROSS. Le résultat en a été une carte topographique couvrant une région de 500 par 400 km (311 par 249 miles). L'antenne de Canberra du DSN, en Australie est le principal moyen de communication avec la lointaine sonde Voyager 2 et va connaître des mises à jour importantes. Celles-ci bénéfieront plus qu'à la sonde mais également à de nouvelles missions (le rover Mars 2020, les efforts vers la Lune puis Mars). Le DSN est le système de télécommunications scientifiques le plus grand et le plus sensible du monde. Les antennes de 70 m permettent de capturer des signaux qui viennent de 16 milliards de km (10 milliards de miles) ou de donner la position d'une mission avec une précision de quelques mètres... Les signaux radio -qui sont transmis sous la forme de micro-ondes- qui viennent de missions aussi lointaines sont très faibles, avec une puissance, au départ de maximum 20 watts soit un-cinquième d'une ampoule électrique de 100 watts. Ceci est dû au fait que les concepteurs des missions sont obligés, en termes de communications, de procéder à un compromis entre efficacité et poids du système. Aussi, les signaux qui arrivent aux antennes du Deep Space Network finissent par n'être que très faibles, de l'ordre, parfois de 20 milliards de fois plus faible que la puissance d'une pile de montre-bracelet digitale. Le signal, à l'arrivée, de plus, est habituellement dispersé sur une surface de l'ordre de 1000 diamètres terrestres et est mélangé à du "bruit radio", des parasites de diverses origines. Les systèmes du Deep Space Network doivent donc mettre en oeuvre diverses méthodes pour améliorer et séparer les signaux et les données provenant d'une mission. Dans les cas où une antenne seule ne peut pas capter un signal, le Deep Space Network permet de mettre en réseau deux ou plusieurs antennes

A l'horizon 2025, selon les recommandations d'une étude indépendante, la NASA prévoit de remplacer ses antennes de 70 m, qui prennent de l'âge, par une nouvelle génération d'antennes de 34 m (112 ft). Les nouvelles antennes -certaines de réception, d'autres de transmisson- dites "Beam Waveguide antennae" ("antennes avec faisceau guideur d'onde", ou "BWG") seront d'abord installées -pour deux d'entre elles, à Canberra, en Australie puis à Goldstone et Madrid dans le cadre du Deep Space Network Aperture Enhancement Project ("projet d'amélioration d'ouverture du DSN" ou "DAEP"). Ce nouveau système sera celui utilisé par la NASA pour les 50 prochaines années. La Deep Space Station 36 (DSS-36) de Canberra, en Australie est devenue opérationnelle le 01/10/2016 et est l'une des 4 antennes BWG ("Beam Waveguide") de 34m (111 pieds) qui seront construites dans le cadre du "DSN Aperture Enhancement Project"; elles permettront de télécharger dans un sens et dans l'autre de plus grandes quantités de données scientifiques, télémétriques, de suivi et de commandes. Les antennes BWG diffèrent des antennes conventionnelles en ce que la transmission et la réception de diverses fréquences sont facilitées par la rotation d'un miroir sité, sous l'antenne, dans la chambre du support de l'antenne (l'installation d'instruments et de transmetteurs dans cet emplacemet plutôt sur sur l'antenne même fait que les antennes BWG sont moins compliquées et plus faciles en termes de maintenance que les antennes classiques. Ces nouvelles antennes permettent aussi l'utilisation de multiples fréquences et le choix se fait par la rotation d'un miroir situé dans le pied de l'antenne. Les antennes sont plus simples et moins onéreuses d'entretien et les signaux seront traduits en données utilisables sur place. Les antennes nouvelles seront également capables de travailler avec les signaux à plus haute fréquence et de bande passante plus grande, dits "bande Ka". La bande Ka est requise des missions approuvées par la NASA après 2009 et elle permettra des échanges de données plus importants. La NASA, en 2007, avait aussi installé un nouveau réseau d'antennes Ka bande ("Ka Band Antenna Network") à la White Sands Text Facility, au Nouveau-Mexique, pour pouvoir gérer les grands volumes de données que les satellites récents génèrent. L'antenne de Goldstone, la "Mars Antenna" a subi, pour ce qui est de ses mouvements dans les plans horizontal et vertical, une mise à jour de 7 mois en 2010 et, après un mois de tests intensifs, elle a repris ses opérations en novembre de la même année. Elle peut pourra maintenant communiquer avec les vaisseaux spatiaux pendant une décennie ou deux, après 40 ans de service. Cette antenne historique a en charge un très grand nombre de missions. La NASA, de plus, a commencé de réfléchir à la prochaine génération de systèmes de télécommunications et l'emploi du laser pourrait être la réponse. Les communications optiques, en effet, permettent une bande passante plus élevés donc un flux de données plus rapide ainsi qu'ouvrir aussi la porte à l'envoi de vidéos haute-définition depuis des planètes lointaines. Une mission, en 2016, la Communications Relay Demonstration (LCRD) testera ces techniques. Le SCaN, par ailleurs, étudie aussi la faisabilité d'orbiters consacrés au relai communications en même temps qu'à la science en orbite martienne haute ("aérosynchrone") au cours des prochains 15-20 ans. Une nouvelle antenne de 34m, la Deep Space Station-23 (DSS-23), est en train d'être ajoutée, à Goldstone, au DSN; elle est équipée de technologie laser et devrait être terminée à la mi-2022