NASA的探测器都会使用高增益天线，“新视野”号也不例外。高增益天线简单的说就是增强其信号的强度，以便于可以有效的抵达地球而不衰减或消失。地球上接受“新视野”号的“大锅”是NASA的深空网络。这是NASA设置的一个用以联络太空船的全球网络设施。
什么是天线
首先我们需要简单的了解下什么是天线？在无线电技术中，天线是无线电波在空间中传播和在金属导体中移动电流之间的接口，与发射机或接收机一起使用。在发射传输中，无线电发射机向天线的终端提供电流，并且天线将电流中的能量以电磁波（无线电波）的形式辐射除去。在接收中，天线截获无线电波的一些功率，以便在其终端处产生电流，该电流被施加到要被放大的接收机上。天线是所有无线电设备的基本组成部分，用于无线电广播、广播电视、双向无线电、通信接收机、雷达、手机、卫星通信和其他设备（如太空探索等）。
加利福尼亚州戈德斯通的70米天线。图：WJ百科
NASA的深空网络
了解完天线后，我们再来了解下地面接收的网络设施。NASA深空网络(DSN)是美国航天器为了太空通信而建设的一个全球网络设施，它分别位于美国(加利福尼亚)、西班牙(马德里)以及澳大利亚(堪培拉)，DSN可以大力的支持NASA的行星际航天器任务的接收。它还为探索太阳系和宇宙进行了无线电和雷达天文观测，另一方面它还支持选定的地球轨道飞行任务。DSN是美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的一部分。类似的网络由俄罗斯、中国、印度、日本和欧洲航天局管理运营。
1998年NASA深太空网络成立40周年纪念图章，图：Vectorized by Magasjukur2
新视野号的通讯和数据处理
地球与新视野号航天器的通信是通过X波段来实现的。这艘飞船在木星上的通信速率是38千比特/秒，在冥王星的距离上，每个发射机的通信速率大约是1千比特/秒。除了低数据速率之外，冥王星的距离还导致大约4.5个小时（单向）的延迟数据。70米（230英尺）大小的美国宇航局深空网络（DSN）“大锅”是用于在超出木星距离时传递命令的。航天器使用双模块冗余发射机和接收机，以及左右圆极化。下行链路信号由安装在“大锅”下面主体上的双冗余12瓦行波管放大器(TWTAs)放大的。接收机被设计为新颖的低功耗。系统被控制为可以同时为两个TWTA供电，并向DSN发送双极化下行信号，这样就可以让下行速率加倍。在任务早期，这种双极化组合技术的DSN顺利的通过了测试，并且这个功能目前是可以被操作的（当航天器功率预算允许两个TWTA被供电时）。
除了高增益天线之外，还有两个备用低增益天线和一个中增益天线。这个高增益“大锅”采用了卡塞格林反射器布局，复合结构，直径2.1米（7英尺），增益超过42 dBi，半功率波束宽度约为1度。具有0.3米（1英尺）孔径和10°半功率波束宽度的初级聚焦中增益天线安装在高增益天线的次级反射器的后面。前向低增益天线堆叠在中增益天线的馈电上。后部低增益天线安装在航天器后部的发射适配器中。这种天线仅用于地球附近的早期任务阶段，刚刚发射后，如果航天器失去了姿态控制，则用于紧急情况。
“新视野”号在每次观测中都会将科学仪器数据记录到固态存储器缓冲区，然后将数据传送到地球。数据存储是在两个低功耗固态记录器（一个主要，一个备份）上完成的，每个记录器最多可容纳8千兆字节。由于距离冥王星和柯伊伯带非常遥远，所以在那些观测中只能节省一个缓冲负载。这是因为“新视野”号在离开冥王星附近大约16个月后需要将缓冲载荷传送回地球。在冥王星的距离上，来自空间探测器返回地球的无线电信号需要花费4小时25分钟才能穿越47亿公里的空间到达地球。
数据收集和传输之间延迟的部分原因是，所有“新视野”号仪器都是主体安装的。为了让相机能够记录到数据，整个探测器必须转动起来，并且高增益天线一度宽的波束不会指向地球。以前的航天器，比如“旅行者”号探测器的程序，有一个可旋转的仪器平台（一个“扫描平台”），它可以从几乎任何一个角度进行测量，而不会失去与地球的无线电联系。“新视野”号采用了机械简化，以减轻重量，缩短进度，并在其15年的使用寿命期间提高可靠性。
“新视野”号的天线，图：WJ百科
1.WJ百科-英文版本（New Horizons/Antenna (radio)/ NASA Deep Space Network）
2.天文学名词
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最后更新：2019年1月1日星期二
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