ส่วนภาคพื้นดินประกอบด้วยองค์ประกอบภาคพื้นดินทั้งหมดของระบบอวกาศ ที่ผู้ปฏิบัติงานและบุคลากรสนับสนุนใช้ ซึ่งแตกต่างจากส่วนอวกาศและส่วนผู้ใช้^{[ 1 ] [ 2 ] : 1} ส่วนภาคพื้นดินช่วยให้สามารถจัดการยานอวกาศ และกระจายข้อมูลเพย์โหลดและข้อมูลโทรมาตรระหว่างผู้ที่เกี่ยวข้องบนพื้นดิน องค์ประกอบหลักของส่วนภาคพื้นดิน ได้แก่:

• สถานีภาคพื้นดิน (หรือสถานีโลก)ซึ่งให้บริการอินเทอร์เฟซวิทยุกับยานอวกาศ^{[ 2 ] : 142}
• ศูนย์ควบคุมภารกิจ (หรือศูนย์ปฏิบัติการ)ซึ่งใช้ในการจัดการยานอวกาศ^{[ 3 ] : 20}
• เทอร์มินัลระยะไกลที่ใช้โดยบุคลากรฝ่ายสนับสนุน^{[ 2 ] : 142}
• สิ่งอำนวยความสะดวกในการประกอบและทดสอบยานอวกาศ
• สิ่งอำนวยความสะดวกในการปล่อย^{[ 3 ] : 21}
• เครือข่ายภาคพื้นดินซึ่งช่วยให้สามารถสื่อสารระหว่างองค์ประกอบภาคพื้นดินอื่นๆ ได้^{[ 2 ] : 142 [ 4 ]}

องค์ประกอบเหล่านี้มีอยู่ในภารกิจอวกาศเกือบทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นเชิงพาณิชย์ทางทหารหรือทางวิทยาศาสตร์อาจตั้งอยู่ร่วมกันหรือแยกจากกันตามภูมิศาสตร์ และอาจดำเนินการโดยฝ่ายต่างๆ กัน^{[ 5 ] [ 6 ] : 25} องค์ประกอบบางอย่างอาจรองรับยานอวกาศหลายลำพร้อมกันได้^{[ 7 ] : 480, 481}

สถานีภาคพื้นดินให้บริการอิน เทอร์เฟซวิทยุ ระหว่างส่วนอวกาศและภาคพื้นดินสำหรับการวัดระยะทาง การติดตาม และการควบคุม (TT&C) รวมถึงการส่งและรับข้อมูลเพย์โหลด^{[ 6 ] : 4 [ 8 ] [ 9 ]}เครือข่ายการติดตาม เช่นเครือข่ายใกล้โลกและเครือข่ายอวกาศของNASAจัดการการสื่อสารกับยานอวกาศหลายลำผ่านการแบ่งเวลา^{[ 3 ] : 22}

อุปกรณ์สถานีภาคพื้นดินอาจได้รับการตรวจสอบและควบคุมจากระยะไกล โดยทั่วไปจะมีสถานีสำรองที่สามารถใช้ติดต่อสื่อสารทางวิทยุได้หากเกิดปัญหาที่สถานีภาคพื้นดินหลักจนไม่สามารถใช้งานได้ เช่น ภัยพิบัติทางธรรมชาติ เหตุการณ์ฉุกเฉินดังกล่าวจะถูกพิจารณาไว้ในแผนการ ดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง

สัญญาณที่จะส่งขึ้นไปยังยานอวกาศจะต้องถูกแยกออกจากแพ็กเก็ตเครือข่ายภาคพื้นดินก่อน จากนั้นเข้ารหัสเป็นเบสแบนด์และมอดูเลต [ ^{10 ] โดย}ทั่วไปบนคลื่นพาหะความถี่กลาง (IF) ก่อนที่จะแปลงขึ้นเป็น ย่าน ความถี่วิทยุ (RF) ที่กำหนด สัญญาณ RF จะถูกขยายให้มีกำลังสูงและส่งผ่าน ท่อ นำคลื่นไปยังเสา อากาศ เพื่อส่ง ในสภาพอากาศที่หนาวเย็น อาจจำเป็นต้องใช้เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าหรือเครื่องเป่าลมร้อนเพื่อป้องกันการสะสมของน้ำแข็งหรือหิมะบนจานพาราโบลา

สัญญาณที่ได้รับ ("downlinked") จะถูกส่งผ่านเครื่องขยายสัญญาณรบกวนต่ำ (ซึ่งมักจะอยู่ในฮับเสาอากาศเพื่อลดระยะทางที่สัญญาณต้องเดินทาง) ก่อนที่จะถูกแปลงเป็น IF; ฟังก์ชันทั้งสองนี้อาจรวมกันในตัวแปลงสัญญาณรบกวนต่ำแบบบล็อกสัญญาณ IF จะถูกดีโมดู เลต และสตรีมข้อมูลจะถูกแยกออกมาผ่าน การซิงโครไน ซ์บิตและเฟรมและการถอดรหัส^{[ 10 ]}ข้อผิดพลาดของข้อมูล เช่น ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการเสื่อมสภาพ ของสัญญาณ จะถูกระบุและแก้ไขหากเป็นไปได้^{[ 10 ]}สตรีมข้อมูลที่แยกออกมาจะถูกบรรจุเป็นแพ็กเก็ตหรือบันทึกเป็นไฟล์เพื่อส่งผ่านเครือข่ายภาคพื้นดิน สถานีภาคพื้นดินอาจจัดเก็บ ข้อมูลโทรมาตรที่ได้รับไว้ชั่วคราวเพื่อเล่นซ้ำในภายหลังไปยังศูนย์ควบคุม ซึ่งมักจะเกิดขึ้นเมื่อแบนด์วิดท์ของเครือข่ายภาคพื้นดินไม่เพียงพอที่จะอนุญาตให้ส่งข้อมูลโทรมาตรที่ได้รับทั้งหมดแบบเรียลไท ม์ พวกเขาอาจรองรับเครือข่ายที่ทนต่อความล่าช้า

ยานอวกาศลำเดียวอาจใช้คลื่นความถี่วิทยุหลายย่านความถี่สำหรับข้อมูลโทรมาตร คำสั่ง และข้อมูลบรรทุกที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับแบนด์วิดท์และข้อกำหนดอื่นๆ

เวลาในการผ่านเมื่อมีเส้นสายตาไปยังยานอวกาศ จะถูกกำหนดโดยตำแหน่งของสถานีภาคพื้นดิน และโดยลักษณะของวงโคจรหรือวิถีโคจรของ ยานอวกาศ ^{[ 11 ]}เครือข่ายอวกาศใช้ดาวเทียมถ่ายทอดสัญญาณแบบอยู่กับที่ เพื่อขยายโอกาสในการผ่านให้ไกลเกินขอบฟ้า

สถานีภาคพื้นดินต้องติดตามยานอวกาศเพื่อปรับทิศทางเสาอากาศให้ถูกต้อง และต้องคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงความถี่คลื่นวิทยุเนื่องจากปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของยานอวกาศ สถานีภาคพื้นดินอาจทำการวัดระยะ อัตโนมัติได้ด้วย โดยอาจส่งสัญญาณวัดระยะร่วมกับสัญญาณคำสั่งและข้อมูลโทรมาตร ข้อมูลการติดตามและวัดระยะจากสถานีภาคพื้นดินจะถูกส่งไปยังศูนย์ควบคุมพร้อมกับข้อมูลโทรมาตรของยานอวกาศ ซึ่งมักใช้ในการกำหนดวงโคจรซึ่งอาจใช้เป็นแนวทางในการปรับทิศทางเสาอากาศต่อไป

ศูนย์ควบคุมภารกิจจะประมวลผล วิเคราะห์ และแจกจ่าย ข้อมูล โทรมาตร ของยานอวกาศ และออกคำสั่งอัปโหลดข้อมูลและอัปเดตซอฟต์แวร์ให้กับยานอวกาศ สำหรับยานอวกาศที่มีลูกเรือ ศูนย์ควบคุมภารกิจจะจัดการการสื่อสารด้วยเสียงและวิดีโอกับลูกเรือ ศูนย์ควบคุมอาจรับผิดชอบในการจัดการการกำหนดค่า และ การจัดเก็บข้อมูลด้วย^{[ 7 ] : 483} เช่นเดียวกับสถานีภาคพื้นดิน มักจะมีสิ่งอำนวยความสะดวกในการควบคุมสำรองเพื่อรองรับความต่อเนื่องของการดำเนินงาน

ศูนย์ควบคุมใช้ข้อมูลโทรมาตรเพื่อกำหนดสถานะของยานอวกาศและระบบต่างๆ^{[ 3 ] : 485} การดูแลรักษา การวินิจฉัย วิทยาศาสตร์ และข้อมูลโทรมาตรประเภทอื่นๆ อาจดำเนินการผ่านช่องสัญญาณเสมือน แยกต่างหาก ซอฟต์แวร์ควบคุมการบินจะทำการประมวลผลเบื้องต้นของข้อมูลโทรมาตรที่ได้รับ ซึ่งรวมถึง:

1. การแยกและการกระจายช่องสัญญาณเสมือน^{[ 3 ] : 393} หากไม่ได้รับการจัดการโดยสถานีภาคพื้นดิน
2. การจัดลำดับเวลาและการตรวจสอบช่องว่างของเฟรม ที่ได้รับ (ช่องว่างอาจถูกเติมเต็มโดยการสั่งให้ส่งซ้ำ)
3. การสลับค่าพารามิเตอร์^{[ 10 ]}และการเชื่อมโยงค่าเหล่านี้กับชื่อพารามิเตอร์ที่เรียกว่าตัวย่อ
4. การแปลงข้อมูลดิบเป็น ค่า ที่ปรับเทียบแล้ว (ทางวิศวกรรม) และการคำนวณพารามิเตอร์ที่ได้มา^{[ 7 ] : 483}
5. การตรวจสอบขีดจำกัดและข้อจำกัด (ซึ่งอาจสร้างการแจ้งเตือน) ^{[ 3 ] : 479 [ 7 ] : 484}
6. การสร้างการแสดงผลข้อมูลทางไกล ซึ่งอาจอยู่ในรูปแบบตาราง กราฟแสดงพารามิเตอร์ต่างๆ เทียบกันหรือตามเวลา หรือการแสดงผลแบบซินอปติก (บางครั้งเรียกว่าแบบจำลอง) – โดยพื้นฐานแล้วคือแผนภาพการไหลที่แสดงอินเทอร์เฟซของส่วนประกอบหรือระบบย่อยและสถานะของส่วนประกอบเหล่านั้น^{[ 7 ] : 484}

ฐานข้อมูลยานอวกาศที่จัดทำโดยผู้ผลิตยานอวกาศจะถูกเรียกใช้เพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับการจัดรูปแบบเฟรมโทรมาตร ตำแหน่งและความถี่ของพารามิเตอร์ภายในเฟรม และตัวย่อ การสอบเทียบ และขีดจำกัดแบบอ่อนและแบบแข็งที่เกี่ยวข้อง^{[ 7 ] : 486} เนื้อหาของฐานข้อมูลนี้ โดยเฉพาะการสอบเทียบและขีดจำกัด อาจได้รับการอัปเดตเป็นระยะเพื่อรักษาความสอดคล้องกับซอฟต์แวร์บนยานและขั้นตอนการปฏิบัติงาน ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงได้ตลอดอายุภารกิจเพื่อตอบสนองต่อการอัปเกรดการเสื่อมสภาพของฮาร์ดแวร์ในสภาพแวดล้อมอวกาศและการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของภารกิจ^{[ 12 ] : 399}

คำสั่งที่ส่งไปยังยานอวกาศจะถูกจัดรูปแบบตามฐานข้อมูลของยานอวกาศ และจะได้รับการตรวจสอบ ความถูกต้องกับ ฐานข้อมูลก่อนที่จะส่งผ่านสถานีภาคพื้นดินคำสั่งอาจถูกออกด้วยตนเองแบบเรียลไทม์ หรืออาจเป็นส่วนหนึ่งของขั้นตอนอัตโนมัติหรือกึ่งอัตโนมัติที่อัปโหลดทั้งหมด^{[ 7 ] : 485} โดยทั่วไป คำสั่งที่ยานอวกาศได้รับสำเร็จจะได้รับการยืนยันในระบบส่งข้อมูลทางไกล^{[ 7 ] : 485} และตัวนับคำสั่งจะถูกรักษาไว้บนยานอวกาศและที่ภาคพื้นดินเพื่อให้แน่ใจว่ามีการซิงโครไนซ์ ในบางกรณี อาจมี การควบคุมแบบวงปิดกิจกรรมที่ได้รับคำสั่งอาจเกี่ยวข้องโดยตรงกับวัตถุประสงค์ของภารกิจ หรืออาจเป็นส่วนหนึ่งของการบำรุงรักษาคำสั่ง (และข้อมูลทางไกล) อาจถูกเข้ารหัสเพื่อป้องกันการเข้าถึงยานอวกาศหรือข้อมูลโดยไม่ได้รับอนุญาต

โดยทั่วไปขั้นตอนการทำงานของยานอวกาศจะได้รับการพัฒนาและทดสอบกับเครื่องจำลองยาน อวกาศ ก่อนนำไปใช้กับยานอวกาศจริง^{[ 13 ] : 488}

ศูนย์ควบคุมภารกิจอาจอาศัย ระบบย่อย การประมวลผลข้อมูล แบบ "ออฟไลน์" (เช่น ไม่ใช่ แบบเรียลไทม์ ) เพื่อจัดการงานวิเคราะห์^{[ 3 ] : 21 [ 7 ] : 487} เช่น:

• การกำหนดวงโคจรและการวางแผนการเคลื่อนที่^{[ 14 ]}
• การประเมิน การชนและการวางแผนการหลีกเลี่ยงการชน^{[ 7 ] : 478–479}
• การวางแผนภารกิจและการจัดตารางเวลา^{[ 7 ] : 489–491}
• การจัดการหน่วยความจำบนบอร์ด^{[ 15 ] : 247–249}
• การวิเคราะห์แนวโน้มระยะสั้นและระยะยาว^{[ 3 ] : 21}
• การวางแผนเส้นทางในกรณีของยานสำรวจดาวเคราะห์

อาจมีการจัดเตรียมพื้นที่ทางกายภาพเฉพาะในศูนย์ควบคุมสำหรับบทบาทสนับสนุนภารกิจบางอย่าง เช่นพลศาสตร์การบินและการควบคุมเครือข่าย^{[ 3 ] : 475} หรือบทบาทเหล่านี้อาจได้รับการจัดการผ่านเทอร์มินัลระยะไกลภายนอกศูนย์ควบคุม เนื่องจากกำลังการประมวลผล บนยาน และซอฟต์แวร์การบินมีความซับซ้อนมากขึ้น จึงมีแนวโน้มที่จะดำเนินการประมวลผลข้อมูลอัตโนมัติบนยานอวกาศ มาก ขึ้น^{[ 16 ] : 2–3}

ศูนย์ควบคุมอาจมีเจ้าหน้าที่ควบคุมการบินประจำการอยู่ตลอดเวลาหรือเป็นประจำ โดยทั่วไปแล้วจำนวนเจ้าหน้าที่จะมากที่สุดในช่วงเริ่มต้นของภารกิจ^{[ 3 ] : 21} และใน ช่วงขั้นตอนและช่วงเวลา ที่สำคัญเช่น เมื่อยานอวกาศอยู่ในสุริยุปราคาและไม่สามารถสร้างพลังงานได้^{[ 16 ]}เป็นเรื่องปกติมากขึ้นที่ศูนย์ควบคุมสำหรับยานอวกาศไร้คนขับอาจถูกตั้งค่าให้ทำงานแบบ "ปิดไฟ" (หรืออัตโนมัติ ) เพื่อเป็นวิธีการควบคุมต้นทุน^{[ 16 ]} โดยทั่วไปแล้วซอฟต์แวร์ ควบคุมการบินจะสร้างการแจ้งเตือนเหตุการณ์สำคัญ ทั้งที่วางแผนไว้และไม่ได้วางแผนไว้ ในส่วนภาคพื้นดินหรือส่วนอวกาศที่อาจต้องมีการแทรกแซงจากผู้ปฏิบัติงาน^{[ 16 ]}

สถานีปลายทางระยะไกล (Remote terminals) คืออินเทอร์เฟซบนเครือข่ายภาคพื้นดิน ซึ่งแยกต่างหากจากศูนย์ควบคุมภารกิจ และสามารถเข้าถึงได้โดยผู้ควบคุมอุปกรณ์บรรทุก นักวิเคราะห์ข้อมูลโทรมาตรทีมงานเครื่องมือและวิทยาศาสตร์และ บุคลากร สนับสนุนเช่นผู้ดูแลระบบและ ทีม พัฒนาซอฟต์แวร์ สถานีปลายทางเหล่านี้อาจเป็นแบบรับข้อมูลอย่างเดียว หรืออาจส่งข้อมูลไปยังเครือข่ายภาคพื้นดินก็ได้

อุปกรณ์ที่ลูกค้าผู้ใช้ บริการใช้ซึ่งรวมถึงผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต (ISP)และผู้ใช้ปลายทางเรียกรวมกันว่า "ส่วนของผู้ใช้" และโดยทั่วไปจะแตกต่างจากส่วนภาคพื้นดิน อุปกรณ์ของผู้ใช้ เช่น ระบบ โทรทัศน์ดาวเทียมและโทรศัพท์ดาวเทียมสื่อสารโดยตรงกับยานอวกาศ ในขณะที่อุปกรณ์ของผู้ใช้ประเภทอื่น ๆ อาศัยส่วนภาคพื้นดินสำหรับการรับ ส่ง และประมวลผลข้อมูล

ยานอวกาศและอินเทอร์เฟซของยานอวกาศจะถูกประกอบและทดสอบที่ศูนย์รวมและทดสอบ (I&T) ศูนย์รวมและทดสอบเฉพาะภารกิจเปิดโอกาสให้ทดสอบการสื่อสารและการทำงานของทั้งยานอวกาศและส่วนภาคพื้นดินได้อย่างเต็มที่ก่อนการปล่อย^{[ 7 ] : 480}

ยานพาหนะจะถูกส่งไปยังอวกาศผ่านทางสถานีปล่อยจรวดซึ่งทำหน้าที่จัดการด้านโลจิสติกส์ของการปล่อยจรวด สถานีปล่อยจรวดมักจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายภาคพื้นดินเพื่อส่งต่อข้อมูลโทรมาตรก่อนและระหว่างการปล่อยจรวด บางครั้งยานปล่อยจรวดเองก็ถูกกล่าวว่าเป็น "ส่วนการถ่ายโอน" ซึ่งอาจถือได้ว่าแตกต่างจากทั้งส่วนภาคพื้นดินและส่วนอวกาศ^{[ 3 ] : 21}

เครือข่ายภาคพื้นดินทำหน้าที่ถ่ายโอนข้อมูลและการสื่อสารด้วยเสียงระหว่างองค์ประกอบต่างๆ ของส่วนภาคพื้นดิน^{[ 7 ] : 481–482} เครือข่ายเหล่านี้มักจะรวม องค์ประกอบ LANและWAN เข้าด้วยกัน ซึ่งอาจมีผู้รับผิดชอบที่แตกต่างกัน องค์ประกอบที่แยกจากกันทางภูมิศาสตร์อาจเชื่อมต่อกันผ่านสายเช่าหรือเครือข่ายส่วนตัวเสมือน [ ^{7 ] : 481} การออกแบบเครือข่ายภาคพื้นดินนั้นขับเคลื่อนด้วยข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือแบนด์วิดท์และความปลอดภัยอาจใช้โปรโตคอล เครือข่ายที่ทนต่อความล่าช้าได้

ความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับระบบวิกฤตโดยเวลาการทำงานต่อเนื่องและเวลาเฉลี่ยในการกู้คืนระบบเป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่ง เช่นเดียวกับด้านอื่นๆ ของระบบยานอวกาศการสำรองส่วนประกอบเครือข่ายเป็นวิธีการหลักในการบรรลุความน่าเชื่อถือของระบบที่ต้องการ

การพิจารณาด้านความปลอดภัยมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปกป้องทรัพยากรในอวกาศและข้อมูลที่ละเอียดอ่อน การเชื่อมต่อ WAN มักจะรวมเอาโปรโตคอลการเข้ารหัส และ ไฟร์วอลล์ไว้เพื่อให้ข้อมูลและความปลอดภัยของเครือข่ายซอฟต์แวร์ป้องกันไวรัสและระบบตรวจจับการบุกรุกจะช่วยเพิ่มความปลอดภัยเพิ่มเติมที่จุดสิ้นสุดของเครือข่าย

ต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการจัดตั้งและการดำเนินงานของส่วนภาคพื้นดินนั้นมีความผันแปรสูง^{[ 17 ]}และขึ้นอยู่กับวิธีการบัญชี จากการศึกษาของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟท์ [ ^{หมายเหตุ 1 ]}ส่วนภาคพื้นดินมีส่วนทำให้ต้นทุนรวมของระบบอวกาศประมาณ 5% ^{[ 18 ]}จากรายงานของRAND Corporationเกี่ยวกับภารกิจยานอวกาศขนาดเล็กของ NASA ต้นทุนการดำเนินงานเพียงอย่างเดียวมีส่วนทำให้ต้นทุนตลอดอายุการใช้งานของภารกิจทั่วไปอยู่ที่ 8% โดยการบูรณาการและการทดสอบมีส่วนทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นอีก 3.2% สิ่งอำนวยความสะดวกภาคพื้นดิน 2.6% และวิศวกรรมระบบภาคพื้นดิน 1.1% ^{[ 19 ] : 10}

ปัจจัยขับเคลื่อนต้นทุนของส่วนภาคพื้นดินได้แก่ ข้อกำหนดที่กำหนดไว้สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวก ฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ การเชื่อมต่อเครือข่าย ความปลอดภัย และบุคลากร^{[ 20 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ต้นทุนของสถานีภาคพื้นดินขึ้นอยู่กับกำลังส่งที่ต้องการ แถบความถี่ RF และความเหมาะสมของสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีอยู่ก่อนแล้ว^{[ 17 ] : 703} ศูนย์ควบคุมอาจเป็นระบบอัตโนมัติสูงเพื่อควบคุมต้นทุนบุคลากร^{[ 16 ]}

• 
  เสาอากาศของเครือข่ายอวกาศห้วงลึก
• 
  ศูนย์ควบคุมการปฏิบัติงานกล้องโทรทัศน์อวกาศ ณศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดระหว่างการซ่อมบำรุงกล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิล
• 
  การประกอบชิ้นส่วนอุปกรณ์การบิน ณ ศูนย์ JAXAในเมืองสึกุบะประเทศญี่ปุ่น
• 
  สถานที่ปล่อยจรวดที่เลิกใช้งานแล้ว ณศูนย์อวกาศกีอานา

• คณะกรรมการที่ปรึกษาระบบข้อมูลอวกาศ (CCSDS) ซึ่งดูแลมาตรฐานสำหรับการจัดรูปแบบข้อมูลโทรมาตรและคำสั่ง
• บริการสื่อสารทางวิทยุตามที่กำหนดไว้ในข้อบังคับวิทยุของ ITU
• ระบบย่อยการจัดการข้อมูลบนเครื่องบิน