Наземный сегмент состоит из всех наземных элементов системы космического корабля , используемых операторами и вспомогательным персоналом, в отличие от космического сегмента и пользовательского сегмента. [1] [2] : 1 Наземный сегмент обеспечивает управление космическим кораблем и распространение данных о полезной нагрузке и телеметрии между заинтересованными сторонами на земле. Основными элементами наземного сегмента являются:
Эти элементы присутствуют почти во всех космических миссиях, будь то коммерческие, военные или научные. Они могут быть расположены вместе или разделены географически, и ими могут управлять разные стороны. [5] [6] : 25 Некоторые элементы могут одновременно поддерживать несколько космических аппаратов. [7] : 480, 481
Наземные станции обеспечивают радиоинтерфейсы между космическим и наземным сегментами для телеметрии, слежения и управления (TT&C), а также для передачи и приема данных полезной нагрузки. [6] : 4 [8] [9] Сети слежения, такие как Near Earth Network и Space Network НАСА , обеспечивают связь с несколькими космическими аппаратами посредством разделения времени . [3] : 22
Оборудование наземной станции может контролироваться и управляться дистанционно , часто через последовательный и/или IP - интерфейс. Часто существуют резервные станции, с которых можно поддерживать радиосвязь, если на основной наземной станции возникает проблема, из-за которой она не может работать, например, стихийное бедствие. Такие непредвиденные обстоятельства учитываются в плане обеспечения непрерывности операций .
Сигналы, передаваемые по восходящей линии связи на космический корабль, должны быть сначала извлечены из пакетов наземной сети , закодированы в основную полосу частот и промодулированы [10] , как правило, на несущей промежуточной частоты (ПЧ), прежде чем преобразовываться с повышением частоты в назначенный диапазон радиочастот (РЧ) . . Затем РЧ-сигнал усиливается до высокой мощности и передается по волноводу на антенну для передачи. В более холодном климате могут потребоваться электрические нагреватели или вентиляторы горячего воздуха, чтобы предотвратить образование льда или снега на параболической тарелке .
Принятые («нисходящие») сигналы проходят через малошумящий усилитель (часто расположенный в концентраторе антенны, чтобы минимизировать расстояние, которое должен пройти сигнал) перед преобразованием с понижением частоты в ПЧ; эти две функции могут быть объединены в малошумящий блочный понижающий преобразователь . Затем сигнал ПЧ демодулируется , а поток данных извлекается посредством синхронизации и декодирования битов и кадров. [10] Ошибки данных, например вызванные ухудшением качества сигнала , выявляются и по возможности исправляются . [10] Извлеченный поток данных затем пакетируется .или сохраняются в файлы для передачи по наземным сетям. Наземные станции могут временно сохранять полученные телеметрические данные для последующего воспроизведения в центрах управления, часто когда пропускной способности наземной сети недостаточно для обеспечения передачи всех полученных телеметрических данных в режиме реального времени.