Yang ini bukan komunikasi biasa seperti komunikasi satelit dan pesawat. Atau probe, teleskop ruang angkasa dan satelit yang ada di sekitar Bumi.

Tapi komunikasi khusus untuk pesawat ruang angkasa, seperti pesawat ruang angkasa Voyager yang terbang melewati planet.

Disebut DSN atau Deep Space Network adalah sistem antena yang berada di 3 negara. Berfungsi khusus memantau dan komunikasi pesawat ruang angkasa di Bumi.

Mengapa ditempatkan di 3 negara. Karena posisi antena komunikasi di Bumi mengikuti orbit Bumi dan posisinya akan berubah seperti terhalang permukaan bumi.

DSN ditempat di 3 negara, dan ditangani oleh tim Nasa JPL. Tim ini juga bertanggung jawab menerima dan mengirim sinyal ke pesawat ruang angkasa dari misi diluar Nasa.

Setiap posisi antena DSN memiliki posisi 120 derajat dan melingkar di 3 tempat agar tercipta sudut 360 derajat. Sehingga berkomunikasi dengan pesawat ruang angkasa dapat dipantau selama 24 jam.

Ketiga lokasi antena berada di Barstow California, Madrid Spanyol dan Canberra Australia.

Mei 2016, DSN melakukan komunikasi ke pesawat ruang angkasa seperti

  • Spacecraft Dawn membutuhkan waktu komunikasi 59 menit ke satu arah dengan jarak 537 juta km
  • Spacecraft Soho, pemantau matahari membutuhkan waktu 11 detik dengan jarak 1,68 juta km
  • Spacecraft Ace, pemantau matahari membutuhkan waktu 10 detik dengan jarak 1,57 km
  • Spacecraft Odyssey yang saat ini berada di planet Mars
  • Spacecraft Stereo A untuk observasi matahari berada pada jarak 290 juta km, membutuhkan waktu 32 menit
  • Spacecraft New Horizon membutuhkan waktu 9 jam lebih untuk komunikasi dengan pesawat New Horizons yang berada 5,21 miliar jauhnya dari Bumi dan sudah melewati planet Pluto
  • Spacecraft Voyager 2 yang sekarang sudah berada pada jarak 16,5 miliar km dari Bumi  Sekali berkomunikasi dengan Voyager membutuhkan waktu 1,28 hari. Ini adalah pesawat ruang angkasa jaman dulu dan sejak tahun 1977 dan masih aktif.

DSN komunikasi dengan pesawat ruang angkasa

Setiap lokasi antena DSN memiliki 1 antena paling besar, ditambah 3 antena penerima lain berukuran kecil. Kecuali di lokasi Goldstone memiliki 5 antena.

Setiap pesawat ruang angkasa memiliki pengiriman sinyal berbeda beda, tentu pesawat ruang angkasa modern lebih cepat mengirim sinyal data ke Bumi. Frekuensi komunikasi radio dengan pesawat ruang angkasa paling aman dengan frekuensi 8Ghz.

Pengiriman sinyal dari pesawat ruang angkasa memiliki kekuatan sinyal lemah untuk sampai ke Bumi. Antena di Bumi membutuhkan ukuran besar agar dapat menerima sinyal radio yang samar / lemah dari pesawat ruang angkasa. Berbeda dengan antena di Bumi, lebih mudah mengirim sinyal ke pesawat ruang angkasa, dengan kekuatan ribuan W sinyal radio dan tidak terkendala dengan power. Baik sinyal yang diterima dan dikirim memiliki kecepatan yang sama, yang berbeda adalah jarak, semakin jauh pesawat ruang angkasa pergi, membuat sinyal radio atau data diterima menjadi sangat lambat. Bahkan membutuhkan hampir setengah untuk menerima sinyal dari pesawat terjauh seperti komunikasi dengan pesawat New Horizons.

Seberapa cepat data komunikasi DSN dengan pesawat ruang angkasa.

Komunikasi pesawat ruang angkasa ke Bumi tidak seperti komunikasi smartphone atau telepon satelit. Kecepatannya tidak melewati 1mbps. Bisa dibayangkan untuk mengirim satu gambar dari pesawat ruang angkasa, membutuhkan berjam jam atau mungkin berhari hari.
Kecepatan data 245kb/s untuk pesawat Soho pada frekuensi 2,25Ghz
Kecepatan data 87,65kb/s untuk pesawat Ace pada frekuensi 2,28Ghz
Kecepatan data 4,57kb/s data bisa turun sampai 3,56kb/s untuk komunikasi New Horizons yang berada di planet Mars pada frekuensi 8.44Ghz
Kecepatan data 10b/s  mengorbit di asteroid Ceres. Dengan antena terbesar sampai 19,87 kW untuk memantau pesawat Dawn selama observasi asteroid. Mengunakan rekuensi 7.18Ghz. Diluncurkan 2007, berada di planet Mars 2009, mengunjungi Vesta, dan tiba di Ceres. Misi Dawn sudah berakhir sejak awal tahun 2016
Kecepatan data 160b/s dari Voyager 2 sebagai pesawat ruang angkasa nomor 2 terjauh dan tersisa satu pesawat ini yang masih dapat berkomunikasi rutin dengan frekuensi 8,42Ghz. Tapi komunikasi sekali kirim dan menerima hanya 1 hari sekali.

Pesawat Voyager 1 diluncurkan tahun 1977. Saat ini sudah menembus batas ruang tata surya, disebut wilayah Interstellar mencapai jarak 20 miliar km dari Bumi atau setara 134x pulang pergi dari Bumi ke Matahari. Voyager 1 masih ada tapi dalam mode Sleep atau ditidurkan. Karena pesawat ini memiliki power sangat lemah dan sudah bekerja sejak tahun 1977. Suatu hari nanti Voyager 1 otomatis bekerja kembali dan memantau apa yang ditemukan di area terjauh yang dicapau untuk di observasi kembali oleh para ilmuwan.

Bagaimana komunikasi di pesawat ruang angkasa ke Bumi

Pesawat ruang angkasa seperti probe Voyager sudah menempuh miliaran km dan terus menjauh dari Bumi. Atau satelit peneliti yang melakukan observasi ke beberapa planet bahkan matahari.

Pesawat ruang angkasa mengirim sinyal ke Bumi. Setiap pesawat ruang angkasa untuk penelitian memiliki antena dengan kalibrasi khusus untuk tetap mengarah ke arah Bumi.
Kadang sinyal dari pesawat ruang angkasa terputus (terhalang), hal ini sudah biasa dan pesawat dirancang peneliti seperti itu. Misalnya ketika mengorbit ke planet Mars, ketika berada di balik arah permukaan planet Mars, probe tidak dapat mengirim sinyal ke Bumi. Tapi tetap menjalankan tugasnya mengambil data.

Apakah antena di pesawat ruang angkasa mengunakan antena yang kuat. Pesawat ruang angkasa modern saat ini mengandalkan satu antena untuk mengarah ke satu koordinat yaitu antena penerima di Bumi. Menurut peneliti dengan satu antena sebuah pesawat dapat mengirim sinyal lebih efisien dan power lebih rendah, sedangkan di Bumi mengunakan antena lebih besar untuk menangkap sinyal dari pesawat ruang angkasa.

Voyager memiliki antena besar dengan diameter 3,7 meter dengan kekuatan hanya 23W, dan diterima oleh antena di bumi dengan ukuran 34 meter pada frekuensi di 8Ghz. Pesawat ruang angkasa lain umumnya memiliki diameter antena 2-3 meter.

Kunci penting komunikasi di pesawat ruang angkasa ada 3
  • Ukuran antena yang besar
  • Arah antena dari penerima dan pengirim
  • Frekuensi yang bebas dari gangguan.
Setiap pesawat ruang angkasa di rancang untuk menjalankan tugasnya secara otomatis, tanpa perlu diperintahkan dan dipantau dari pusat observasi ruang angkasa. Sedangkan antena penerima di Bumi dibuat bergantian, bila satu antena terhalang akan digantikan dengan antena di lokasi lain.

Sistem keamanan

Tahun 2016, DSN telah dipasangkan sistem pengamanan VPN dari perusahaan AT&T.. Karena antena komunikasi ruang angkasa ini mengatur jaringan antena di 3 negara, Amerika, Spanyyol dan Australia. Tidak hanya pesawat ruang angkasa, termasuk memonitor radar dari asteroid yang lewat.
DNS menjadi alat strategis untuk berkomunikasi dengan pesawat ruang angkasa. Ketika satu antena berada di balik cakrawala, antena lain mengantikan tugas.
Tim keamanan AT&T mengatakan, kendala disini bukan node (jumlah perangkat) tapi jarak. VPN digunakan sebagai perlindungan peretas yang aktif mengacaukan penguna internet. Tapi disini sangat kritis, karena nilai investasi pesawat ruang angkasa sangat besar. Dan membutuhkan waktu bertahun tahun untuk persiapan dan perjalanan.

Informasi real time komunikasi pesawat ruang angkasa di Bumi dapat dilihat di Deep Space Network