Una sonda es solamente el sistema de vuelo de un programa de exploración espacial. Su diseño depende del trabajo al que esté destinada (orbitador, módulo de aterrizaje, crucero espacial, ...) y de la región del sistema solar que vaya a explorar. Pero a pesar de las diferentes formas existentes, en todas las sondas espaciales podemos distinguir dos partes: la carga útil, formada por todos los instrumentos científicos, y el bus, formado por el resto de elementos de la nave.
Dentro del bus podemos encontrar los subsistemas de operaciones, encargados de realizar las tareas necesarias para el mantenimiento y correcto funcionamiento de la nave. Hay una serie de funciones básicas que todas las sondas espaciales deben hacer, independientemente de su propósito científico. De ellas se encargan los subsistemas básicos, presentes por tanto en todas las sondas, aunque con distinta forma de diseño según las necesidades de la misión y el estado de la tecnología en el momento de su diseño. Estos subsistemas básicos son:
Son estos dos últimos los que centrarán nuestra atención, ya que son los más relacionados con las telecomunicaciones.
Toda actividad a bordo es controlada por la computadora central. Este ordenador es responsable de la gestión de toda la actividad de la nave; de controlar el tiempo; interpretar los comandos enviados desde la Tierra; recoger, procesar y dar forma a los datos que serán enviados de vuelta; y por supuesto gestionar la protección de alto nivel contra fallos y rutinas de seguridad. Esta computadora recibe el nombre de subsistema de comandos y datos (command and data subsystem, CDS).
El reloj de la nave (Spacecraft Clock (SCLK), aunque llamado "sclock") es un contador mantenido por el CDS. Mide el paso del tiempo durante la vida de la nave. Prácticamente todos los subsistemas están gobernados por él. Puede ser muy sencillo, incrementando su valor cada cierto tiempo de uno en uno, o mucho más complejo, con varios campos principales y secundarios que controlen las actividades a múltiples niveles. El reloj de la sonda Ulysses incrementa su único campo una vez cada dos segundos; por el contrario, los relojes de Galileo y Magallanes tienen una resolución de cuatro campos.
Un sistema de vuelo no tripulado debe tener la autonomía suficiente para mantener el control a lo largo de toda la vida útil de la nave a tan gran distancia de la Tierra. Aunque los equipos terrenos también monitorizan la nave, las cada vez mayores distancias limitan la capacidad de respuesta de forma manual. Algoritmos de protección contra errores presentes en varios de los subsistemas aseguran la prevención automática de fallos o el restablecimiento de la conexión si por algún motivo ésta es interrumpida. También pueden desconectar o reconfigurar componentes para prevenir daños desde el exterior. Normalmente un pequeño juego de instrucciones se encuentra instalado en ROM, a salvo del peor caso de fallo en la ejecución de programas o caída de la alimentación. Rutinas más complicadas de seguridad (conocidas como modos de contingencia) y de protección de errores residen en RAM, así como parámetros para el uso del código de la ROM, donde pueden ser actualizadas si es necesario en el transcurso de la misión. Un ejemplo de protección común es el Comando de Tiempo Perdido. Es un contador software ejecutándose en el CDS que se resetea a un determinado valor cada vez que recibe un comando desde la Tierra. Si llega a dar un valor negativo se asume que la nave tiene un fallo en la recepción o decodificación de comandos. La rutina toma acciones pertinentes como conectar el hardware redundante, en un intento por restablecer la recepción de comandos.
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