El segmento terrestre está formado por todos los elementos que intervengan en el enlace de comunicaciones de la misión espacial y que estén localizados en el planeta Tierra. A este grupo pertenecen las antenas receptoras y transmisoras (situadas sobre la superficie del planeta o en satélites artificiales), la interconexión entre ellas y los centros de control de la misión, los mecanismos de distribución de los datos científicos y las personas encargadas de supervisar y controlar el correcto proceso de la misión.
En este segmento, el elemento más importante es la Deep Space Network -o DSN-, una red internacional de antenas propiedad de la NASA que da soporte a las misiones interplanetarias y a observaciones de radioastronomía para la exploración del Universo y el Sistema Solar. La red también da soporte a ciertas misiones en órbita alrededor de la Tierra.
Las misiones de exploración del espacio profundo necesitan comunicación continua con la nave. Una cobertura continua de 24 horas requiere varias estaciones terrestres situadas en lugares tan alejados que compensen la rotación de la Tierra. Por ello, la DSN está formada por tres complejos (Deep Space Communications Complexes -- DSCC) separados aproximadamente 120 grados en longitud, lo cual permite observación continua de las sondas pasando el enlace radio de un complejo al siguiente. Los tres complejos de DSN están situados en California, en España y en Australia:
El complejo Australiano está situado a 40 kilómetros al sudoeste de Canberra, cerca de la reserva natural de Tidninbilla. El complejo Español está situado a 60 kilómetros al oeste de Madrid, en Robledo de Chavela. El complejo Goldstone está situado en la Reserva Militar 'Fort Irwin', aproximadamente a 72 kilómetros al noroeste de la ciudad de Barstow, en California (EE.UU.). Cada complejo está situado en terreno semimontañoso y con forma de cuenco para protegerlo de las interferencias de radiofrecuencia.
Cada complejo consta de al menos cuatro estaciones deep-space (DSS, Deep Space Stations) equipadas con sistemas receptores ultrasensibles y antenas parabólicas de gran tamaño. Todas las estaciones están dirigidas remotamente por el Signal Processing Center de cada centro. Estos centros albergan los subsistemas electrónicos que apuntan y controlan las antenas, reciben y procesan la telemetría, transmiten comandos y generan los datos de navegación de las naves.
Una vez los datos han sido procesados en los complejos, son transmitidos al JPL para más procesado y distribuirlos a los equipos científicos por medio de una moderna red de comunicaciones en tierra.
Funciones de la DSN
Telemetría
El objetivo del Sistema de Telemetría es permitir la capacidad de recibir, procesar, decodificar y distribuir los datos de telemetría de las misiones que la DSN supervisa. Estos datos de telemetría consisten en información sobre ciencia e ingeniería que se transmite modulada desde la nave. Este sistema realiza por tanto tres funciones principales: adquisición de datos, transmisión (previo acondicionamiento) de los datos y validación de los sistemas de telemetría.
Control de las naves (Spacecraft Command)
El Sistema de Comandos debe proporcionar los medios para controlar las actividades de la nave. La información de control que necesita la nave es modulada en RF y transmitida desde una de las estaciones de la DSN. El Sistema de Comandos funciona como un medio de transferencia entre el Centro de Control del Proyecto y la nave.
Seguimiento Radiométrico (Radiometric tracking)
El propósito de este Sistema es proporcionar un enlace bidireccional entre el equipo situado en la Tierra y la nave, para hacer medidas que permitan determinar el vector de estado (posición y velocidad) de la nave.
Radio Ciencia
La radioastronomía mejora nuestro conocimiento del Sistema Solar y de la teoría general de la relatividad a través de los experimentos de radio llevados a cabo por las naves y el Sistema de Radio Ciencia de la DSN. En el pasado, la radioastronomía ha llevado a cabo experimentos que han permitido a los científicos caracterizar atmósferas de planetas, estudiar la corona Solar, confirmar la teoría general de la relatividad, buscar ondas de gravedad, buscar la materia oscura y determinar la masa de los planetas, lunas y asteroides.
Monitorización y Control
Los objetivos de este sistema son básicamente dos: seguimiento en tiempo real de los procesos en la nave y proporcionar capacidades de monitorización y control a los operadores de la misión.
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