ग्राउंड सेगमेंट

उपग्रह अंतरिक्ष खंड और यूजर सेगमेंट के विपरीत, ग्राउंड सेगमेंट में ऑपरेटरों और सहायक कर्मियों द्वारा उपयोग किए जाने वाले अंतरिक्ष उड़ान प्रणाली के सभी ग्राउंड-आधारित तत्व होते हैं। ग्राउंड सेगमेंट अंतरिक्ष यान के प्रबंधन और जमीन पर इच्छुक पार्टियों के बीच पेलोड (कंप्यूटिंग) और टेलीमेटरी के वितरण को सक्षम बनाता है। ग्राउंड सेगमेंट के प्राथमिक तत्व हैं:


 * भूमि स्टेशन | ग्राउंड (या अर्थ) स्टेशन, जो अंतरिक्ष यान के साथ रेडियो इंटरफेस प्रदान करते हैं
 * मिशन नियंत्रण केंद्र | मिशन नियंत्रण (या संचालन) केंद्र, जहाँ से अंतरिक्ष यान का प्रबंधन किया जाता है
 * रिमोट टर्मिनल (दूरसंचार), सहायक कर्मियों द्वारा उपयोग किया जाता है
 * अंतरिक्ष यान प्रणाली एकीकरण परीक्षण सुविधाएं
 * अन्तरिक्षतट
 * ग्राउंड दूरसंचार नेटवर्क, जो अन्य जमीनी तत्वों के बीच संचार की अनुमति देता है

ये तत्व लगभग सभी अंतरिक्ष मिशनों में उपस्थित हैं, चाहे वह अंतरिक्ष का व्यावसायिक उपयोग हो, अंतरिक्ष का सैन्यीकरण हो अथवा अंतरिक्ष विज्ञान की रूपरेखा हो। वे एक साथ स्थित हो सकते हैं अथवा भौगोलिक रूप से अलग हो सकते हैं, और वे विभिन्न पार्टियों द्वारा संचालित हो सकते हैं। कुछ तत्व एक साथ कई अंतरिक्ष यान का समर्थन कर सकते हैं।

ग्राउंड स्टेशन
ग्राउंड स्टेशन टेलीमेट्री, ट्रैकिंग और कमांड (टीटी एंड सी) के साथ-साथ पेलोड डेटा ट्रांसमिशन और रिसेप्शन के लिए स्पेस और ग्राउंड सेगमेंट के बीच रेडियो दूरसंचार लिंक प्रदान करते हैं।  ट्रैकिंग नेटवर्क, जैसे नासा के पृथ्वी नेटवर्क के पास और अंतरिक्ष नेटवर्क, समय सहभाजन के माध्यम से कई अंतरिक्ष यान के साथ संचार को संभालते हैं। ग्राउंड स्टेशन उपकरण दूरस्थ निगरानी और नियंत्रण हो सकता है। अधिकांशतः ऐसे बैकअप स्टेशन होते हैं जिनसे रेडियो संपर्क बनाए रखा जा सकता है यदि प्राथमिक ग्राउंड स्टेशन पर कोई समस्या है जो इसे संचालित करने में असमर्थ है, जैसे कि प्राकृतिक आपदा। ऐसी आकस्मिकताओं को संयुक्त राज्य संघीय सरकार की संचालन योजना की निरंतरता में माना जाता है।

ट्रांसमिशन और रिसेप्शन
एक अंतरिक्ष यान में संचरण (दूरसंचार) एड होने के लिए संकेतों को पहले ग्राउंड नेटवर्क पैकेट, लाइन कोड से बेसबैंड, और मॉडुलन से निकाला जाना चाहिए, फ्रीक्वेंसी मिक्सर होने से पहले सामान्यतः एक माध्यमिक आवृत्ति (आईएफ) वाहक पर निर्दिष्ट आकाशवाणी आवृति (आरएफ) बैंड में ऊपर-रूपांतरित। RF सिग्नल तब उच्च शक्ति के लिए आरएफ शक्ति एम्पलीफायर होता है और ट्रांसमिशन के लिए वेवगाइड (विद्युत चुंबकत्व) के माध्यम से एक परवलयिक एंटीना तक ले जाया जाता है। ठंडी जलवायु में, परवलयिक परावर्तक पर बर्फ अथवा बर्फ के निर्माण को रोकने के लिए बिजली के हीटर अथवा गर्म हवा के झोंके आवश्यक हो सकते हैं।

प्राप्त (डाउनलिंक किए गए) सिग्नल IF में डाउन-रूपांतरित होने से पहले एक कम-शोर एम्पलीफायर (अधिकांशतः एंटीना हब में स्थित होते हैं जिससे सिग्नल को तय की जाने वाली दूरी को कम किया जा सके) के माध्यम से पारित किया जाता है; इन दो कार्यों को कम शोर वाले कम शोर ब्लॉक डाउन कनवर्टर में जोड़ा जा सकता है। IF सिग्नल तब demodulation है, और सेल्फ क्लॉकिंग सिग्नल और फ्रेम तुल्यकालन और डिकोडिंग के माध्यम से निकाली गई डेटा स्ट्रीम। डेटा त्रुटियाँ, जैसे सिग्नल गिरावट (दूरसंचार) के कारण होने वाली त्रुटियाँ, जहाँ संभव हो, आगे त्रुटि सुधार हैं। निकाले गए डेटा स्ट्रीम को तब नेटवर्क पैकेटित किया जाता है अथवा ग्राउंड नेटवर्क पर प्रसारण के लिए फाइलों में सहेजा जाता है। ग्राउंड स्टेशन अस्थायी रूप से कंप्यूटर डेटा भंडारण प्राप्त टेलीमेट्री को बाद में नियंत्रण केंद्रों पर प्लेबैक के लिए प्राप्त कर सकते हैं, अधिकांशतः जब ग्राउंड नेटवर्क बैंडविड्थ सभी प्राप्त टेलीमेट्री के रीयल-टाइम ट्रांसमिशन की अनुमति देने के लिए पर्याप्त नहीं होता है।

बैंडविड्थ और अन्य आवश्यकताओं के आधार पर एक एकल अंतरिक्ष यान विभिन्न टेलीमेट्री, कमांड और पेलोड डेटा स्ट्रीम (कंप्यूटिंग) के लिए कई आरएफ बैंड का उपयोग कर सकता है।

उत्तीर्ण
पास (अंतरिक्ष उड़ान) का समय, जब अंतरिक्ष यान के लिए दृष्टि की एक रेखा उपस्थित होती है, ग्राउंड स्टेशनों के स्थान और अंतरिक्ष यान कक्षा अथवा प्रक्षेपवक्र की विशेषताओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। अंतरिक्ष नेटवर्क क्षितिज पर पास के अवसरों का विस्तार करने के लिए भू-स्थिर टीडीआरएसएस का उपयोग करता है।

ट्रैकिंग और लेकर
ग्राउंड स्टेशनों को मुख्य पालि के क्रम में रेडियो दिशा खोजक अंतरिक्ष यान चाहिए, और अंतरिक्ष यान की गति के कारण आरएफ आवृत्तियों के डॉपलर प्रभाव के लिए जिम्मेदार होना चाहिए। ग्राउंड स्टेशन स्वचालित रेंजिंग भी कर सकते हैं; रेंजिंग टोन कमांड और टेलीमेट्री सिग्नल के साथ बहुसंकेतन हो सकते हैं। ग्राउंड स्टेशन ट्रैकिंग और रेंजिंग डेटा को अंतरिक्ष यान टेलीमेट्री के साथ नियंत्रण केंद्र में भेज दिया जाता है, जहां वे अधिकांशतः कक्षा निर्धारण में उपयोग किए जाते हैं।

मिशन नियंत्रण केंद्र
मिशन नियंत्रण केंद्र अंतरिक्ष यान टेलीमेट्री की प्रक्रिया, विश्लेषण और वितरण करते हैं, और अंतरिक्ष यान को दूरसंचार, डेटा डालना और सॉफ्टवेयर रखरखाव जारी करते हैं। चालक दल के अंतरिक्ष यान के लिए, मिशन नियंत्रण चालक दल के साथ आवाज और वीडियो संचार का प्रबंधन करता है। कॉन्फ़िगरेशन प्रबंधन और डेटा बैकअप के लिए नियंत्रण केंद्र भी जिम्मेदार हो सकते हैं। ग्राउंड स्टेशनों की तरह, संचालन की निरंतरता का समर्थन करने के लिए अधिकांशतः बैकअप नियंत्रण सुविधाएं उपलब्ध होती हैं।

टेलीमेट्री प्रोसेसिंग
अंतरिक्ष यान और इसकी प्रणालियों की स्थिति निर्धारित करने के लिए नियंत्रण केंद्र टेलीमेट्री का उपयोग करते हैं। हाउसकीपिंग, डायग्नोस्टिक, साइंस और अन्य प्रकार की टेलीमेट्री को अलग-अलग वर्चूअल परिपथ पर किया जा सकता है। उड़ान नियंत्रण सॉफ्टवेयर प्राप्त टेलीमेट्री की प्रारंभिक प्रक्रिया करता है, जिसमें सम्मिलित हैं: अंतरिक्ष यान निर्माता द्वारा प्रदान किए गए एक अंतरिक्ष यान डेटाबेस को टेलीमेट्री फ्रेम स्वरूपण, फ्रेम के भीतर मापदंडों की स्थिति और आवृत्तियों, और उनके संबंधित mnemonics, अंशांकन, और नरम और कठिन सीमाओं के बारे में जानकारी प्रदान करने के लिए कहा जाता है। इस डेटाबेस की सामग्री - विशेष रूप से अंशांकन और सीमाएँ - ऑनबोर्ड सॉफ़्टवेयर और संचालन प्रक्रियाओं के साथ निरंतरता बनाए रखने के लिए समय-समय पर अद्यतन की जा सकती हैं; ये उन्नयन, अंतरिक्ष पर्यावरण में हार्डवेयर गिरावट, और मिशन पैरामीटर में परिवर्तन के उत्तर में एक मिशन के जीवन के समय बदल सकते हैं।
 * 1) आभासी चैनलों का पृथक्करण और वितरण
 * 2) कनेक्शन-उन्मुख संचार | प्राप्त फ़्रेम (नेटवर्किंग) की टाइम-ऑर्डरिंग और गैप-चेकिंग (रिट्रांसमिशन को कमांड करके अंतराल को भरा जा सकता है)
 * 3) पैरामीटर मानों का कम्यूटेशन (टेलीमेट्री), और इन मानों को पैरामीटर नामों के साथ संबद्ध करना जिन्हें स्मृती-विज्ञान कहा जाता है
 * 4) कच्चे डेटा का अंशांकन (इंजीनियरिंग) मूल्यों में रूपांतरण, और व्युत्पन्न मापदंडों की गणना
 * 5) सीमा और बाधा जाँच (जो अलर्ट सूचनाएँ उत्पन्न कर सकती है)
 * 6) टेलीमेट्री डिस्प्ले का जनरेशन, जो टेबल का रूप ले सकता है, एक दूसरे के खिलाफ अथवा समय के साथ मापदंडों के प्लॉट (ग्राफिक्स), अथवा सिनॉप्टिक डिस्प्ले (कभी-कभी मिमिक कहा जाता है) जो घटकों अथवा उपप्रणाली के बीच इंटरफेस को ग्राफिक रूप से प्रस्तुत करते हैं।

कमांडिंग
अंतरिक्ष यान को भेजे गए आदेश अंतरिक्ष यान डेटाबेस के अनुसार स्वरूपित होते हैं, और #Ground स्टेशनों के माध्यम से प्रसारित होने से पहले डेटाबेस के विरुद्ध डेटा सत्यापन होते हैं। आदेश वास्तविक समय में मैन्युअल रूप से जारी किए जा सकते हैं, अथवा वे पूरी तरह से अपलोड की गई स्वचालित अथवा अर्ध-स्वचालित प्रक्रियाओं का हिस्सा हो सकते हैं। सामान्यतः, अंतरिक्ष यान द्वारा सफलतापूर्वक प्राप्त किए गए आदेशों को टेलीमेट्री में स्वीकार किया जाता है, और तुल्यकालन सुनिश्चित करने के लिए अंतरिक्ष यान और जमीन पर एक कमांड काउंटर बनाए रखा जाता है। कुछ स्थितियों में, बंद लूप नियंत्रण किया जा सकता है। कमांड की गई गतिविधियाँ सीधे मिशन के उद्देश्यों से संबंधित हो सकती हैं, अथवा वे रखरखाव, मरम्मत और संचालन का हिस्सा हो सकती हैं। कमांड (और टेलीमेट्री) अंतरिक्ष यान अथवा उसके डेटा तक अनधिकृत पहुंच को रोकने के लिए कूटलेखन हो सकते हैं।

अंतरिक्ष यान प्रक्रियाओं को सामान्यतः वास्तविक अंतरिक्ष यान के साथ उपयोग करने से पहले एक अंतरिक्ष यान सिम्युलेटर के खिलाफ विकसित और परीक्षण किया जाता है।

विश्लेषण और समर्थन
मिशन नियंत्रण केंद्र विश्लेषणात्मक कार्यों को संभालने के लिए ऑफ़लाइन (अर्थात, गैर-रीयल-टाइम कंप्यूटिंग | रीयल-टाइम) डाटा प्रासेसिंग उपप्रणाली पर भरोसा कर सकते हैं जैसे कि:
 * कक्षा निर्धारण और कक्षीय पैंतरेबाज़ी योजना * संयोजन (खगोल विज्ञान) मूल्यांकन और टक्कर परिहार (अंतरिक्ष यान) योजना
 * मिशन योजना और समयबद्धन
 * ऑन-बोर्ड मेमोरी प्रबंधन
 * लघु और दीर्घकालिक प्रवृत्ति विश्लेषण
 * मोशन प्लानिंग, रोवर (अंतरिक्ष अन्वेषण) के स्थिति में

कुछ निश्चित मिशन समर्थन भूमिकाओं के लिए नियंत्रण केंद्र में समर्पित भौतिक स्थान प्रदान किए जा सकते हैं, जैसे उड़ान गतिकी और दूरसंचार नेटवर्क नियंत्रण, अथवा इन भूमिकाओं को नियंत्रण केंद्र के बाहर ग्राउंड सेगमेंट#रिमोट टर्मिनलों के माध्यम से नियंत्रित किया जा सकता है। जैसे-जैसे ऑन-बोर्ड कंप्यूटिंग शक्ति और उड़ान सॉफ्टवेयर जटिलता में वृद्धि हुई है, ऑन-बोर्ड डेटा हैंडलिंग में अधिक स्वचालित डेटा प्रोसेसिंग करने की ओर रुझान बढ़ रहा है।

स्टाफिंग
नियंत्रण केंद्र उड़ान नियंत्रकों द्वारा काम अथवा व्यवसाय के घंटे शिफ्ट हो सकते हैं। मिशन के लॉन्च और प्रारंभिक कक्षा चरण के समय स्टाफिंग सामान्यतः सबसे अधिक होती है, और मिशन-महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं और अवधियों के दौरान, जैसे कि जब एक अंतरिक्ष यान ग्रहण में होता है और शक्ति उत्पन्न करने में असमर्थ होता है। आम तौर पर, नियंत्रण लागत के साधन के रूप में, लाइट-आउट (या स्वचालन) ऑपरेशन के लिए बिना चालक दल के अंतरिक्ष यान के लिए नियंत्रण केंद्र स्थापित किए जा सकते हैं। फ्लाइट रिमोट मॉनिटरिंग और कंट्रोल सॉफ्टवेयर सामान्यतः ग्राउंड अथवा स्पेस सेगमेंट में योजनाबद्ध और अनियोजित दोनों तरह की महत्वपूर्ण घटनाओं की सूचना प्रणाली उत्पन्न करेगा, जिसके लिए ऑपरेटर के हस्तक्षेप की आवश्यकता हो सकती है।

दूरस्थ टर्मिनल
रिमोट टर्मिनल ग्राउंड नेटवर्क पर इंटरफेस हैं, जो मिशन नियंत्रण केंद्र से अलग हैं, जिन्हें पेलोड नियंत्रकों, टेलीमेट्री विश्लेषकों, वैज्ञानिक उपकरण और अंतरिक्ष विज्ञान टीमों की रूपरेखा, और विधिक सहायता कर्मियों, जैसेप्रणाली प्रशासक और सॉफ्टवेयर विकास टीमों द्वारा एक्सेस किया जा सकता है। वे केवल-प्राप्त हो सकते हैं, अथवा वे ग्राउंड नेटवर्क पर डेटा संचारित कर सकते हैं।

इंटरनेट सेवा प्रदाता और प्रत्यक्ष-प्रसारण उपग्रह सहित दूरसंचार सेवा ग्राहकों द्वारा उपयोग किए जाने वाले टर्मिनलों को सामूहिक रूप से उपयोगकर्ता खंड कहा जाता है, और सामान्यतः जमीनी खंड से अलग होते हैं। सैटेलाइट टेलीविज़नप्रणाली और सेटेलाइट फोन सहित उपयोगकर्ता टर्मिनल सीधे अंतरिक्ष यान के साथ संवाद करते हैं, जबकि अन्य प्रकार के उपयोगकर्ता टर्मिनल डेटा प्राप्ति, संचरण और प्रसंस्करण के लिए ग्राउंड सेगमेंट पर भरोसा करते हैं।

एकता और परीक्षण सुविधाएं
अंतरिक्ष यान और उनके इंटरफेस कोप्रणाली इंटीग्रेशन टेस्टिंग (I&T) सुविधाओं पर इकट्ठा और परीक्षण किया जाता है। मिशन-विशिष्ट I&T लॉन्च से पहले अंतरिक्ष यान और ग्राउंड सेगमेंट दोनों के बीच संचार और व्यवहार का पूरी तरह से परीक्षण करने का अवसर प्रदान करता है।

लॉन्च सुविधाएं
स्पेसपोर्ट के माध्यम से वाहनों को अंतरिक्ष में पहुंचाया जाता है, जो रॉकेट लॉन्च के रसद को संभालते हैं। लॉन्च से पहले और लॉन्च के समय टेलीमेट्री रिले करने के लिए लॉन्च सुविधाएं सामान्यतः ग्राउंड नेटवर्क से जुड़ी होती हैं। लॉन्च वाहन को कभी-कभी ट्रांसफर सेगमेंट बनाने के लिए कहा जाता है, जिसे जमीन और अंतरिक्ष सेगमेंट दोनों से अलग माना जा सकता है।

ग्राउंड नेटवर्क
ग्राउंड कंप्यूटर नेटवर्क ग्राउंड सेगमेंट के विभिन्न तत्वों के बीच डेटा ट्रांसफर और वॉइस कम्युनिकेशन को हैंडल करते हैं। ये नेटवर्क अधिकांशतः स्थानीय क्षेत्र अंतरजाल और वृहत् क्षेत्र जालक्रम तत्वों को जोड़ते हैं, जिसके लिए अलग-अलग पार्टियां जिम्मेदार हो सकती हैं। भौगोलिक रूप से अलग किए गए तत्वों को लीज्ड लाइन अथवा आभासी निजी संजाल के माध्यम से जोड़ा जा सकता है। ग्राउंड नेटवर्क का डिज़ाइन विश्वसनीयता इंजीनियरिंग, बैंडविड्थ (कंप्यूटिंग) और कंप्यूटर सुरक्षा पर आवश्यकताओं द्वारा संचालित होता है। विलंब-सहिष्णु नेटवर्किंग प्रोटोकॉल का उपयोग किया जा सकता है।

विश्वसनीयता महत्वपूर्ण प्रणालियों के लिए एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण विचार है, जिसमें सक्रिय रहने की अवधि और रिकवरी का औसत समय सर्वोपरि है। अंतरिक्ष यान प्रणाली के अन्य पहलुओं की तरह, नेटवर्क घटकों की अतिरेक (इंजीनियरिंग) आवश्यक प्रणाली विश्वसनीयता प्राप्त करने का प्राथमिक साधन है।

अंतरिक्ष संसाधनों और संवेदनशील डेटा की सुरक्षा के लिए सुरक्षा संबंधी विचार महत्वपूर्ण हैं। सूचना सुरक्षा और नेटवर्क सुरक्षा प्रदान करने के लिए WAN लिंक अधिकांशतः एन्क्रिप्शन प्रोटोकॉल और फ़ायरवॉल (कंप्यूटिंग) को सम्मिलित करते हैं। एंटीवायरस सॉफ्टवेयर और घुसपैठ का पता लगाने वाली प्रणालियाँ नेटवर्क के समापन बिंदुओं पर अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान करती हैं।

लागत
ग्राउंड सेगमेंट की स्थापना और संचालन से जुड़ी लागत अत्यधिक परिवर्तनशील होती है, और लेखांकन विधियों पर निर्भर करते हैं। प्रौद्योगिकी के डेल्फ़्ट विश्वविद्यालय के एक अध्ययन के अनुसार, अंतरिक्ष प्रणाली की कुल लागत में ग्राउंड सेगमेंट का योगदान लगभग 5% है। नासा के छोटे अंतरिक्ष यान मिशनों पर रैंड कॉर्पोरेशन की एक सूची के अनुसार, संचालन लागत अकेले एक विशिष्ट मिशन की आजीवन लागत में 8% का योगदान करती है, जिसमें एकीकरण और परीक्षण 3.2%, जमीनी सुविधाएं 2.6% और ग्राउंडप्रणाली इंजीनियरिंग 1.1% सम्मिलित हैं।

ग्राउंड सेगमेंट लागत ड्राइवर्स में सुविधाओं, हार्डवेयर, सॉफ्टवेयर, नेटवर्क कनेक्टिविटी, सुरक्षा और स्टाफिंग पर रखी गई आवश्यकताएं सम्मिलित हैं। ग्राउंड स्टेशन की लागत विशेष रूप से आवश्यक पारेषण शक्ति, आरएफ बैंड (एस) और पहले से उपस्थित सुविधाओं की उपयुक्तता पर निर्भर करती है। स्टाफिंग लागतों को नियंत्रित करने के साधन के रूप में नियंत्रण केंद्र अत्यधिक स्वचालित हो सकते हैं।

यह भी देखें

 * सीसीएसडीएस (सीसीएसडीएस), जो टेलीमेट्री और कमांड फॉर्मेटिंग के मानकों को बनाए रखता है
 * रेडियो संचार सेवा, जैसा आईटीयू रेडियो विनियमों द्वारा परिभाषित है
 * ऑन-बोर्ड डेटा हैंडलिंग सबसिस्टम