深空測控系統一般由深空航天器上的星載測控分系統、分佈於地面的深空測控站、深空任務飛行控制中心以及將地面各組成部分連線在一起的通訊網組成. 通常, 將地面的多個深空測控站組成的測控網稱為深空網或深空測控網, 它特指專門用於深空航天器測控和資料傳輸的專用測控網. 其特點是配有大口徑拋物面天線、大功率發射機、極高靈敏度接收系統、訊號處理系統以及高精度高穩定度時間頻率系統, 能完成對距離地球200萬公里以遠深空航天器的測控任務。
為了克服地球自轉影響, 實現對深空航天器的連續測控覆蓋, 深空測控網的佈局通常是在全球範圍內經度上間隔約120°布站, 這樣可以確保對距離地球表面在3萬公里以上的航天器進行連續測控。美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA) 深空網布局對不同軌道高度航天器的測控覆蓋示意. 綜合考慮跟蹤弧段和天線效能等因素, 深空站的站址緯度通常選擇在南北緯30°~40°之間。
目前, 美國、歐洲航天局(European Space Agency, ESA)、中國等已經建立了深空測控網. 俄羅斯、日本、印度、義大利、德國等國家也研製建設了自己的深空測控裝置, 但並未形成完整的深空測控網.
1、NASA深空測控網美國NASA深空網由在全球按經度間隔接近120°∘分佈的三處深空通訊綜合設施組成, 分別位於美國加州的戈爾德斯通(Goldstone)、西班牙的馬德里(Madrid)和澳洲的堪培拉(Canberra). 深空網的操作控制中心位於美國加州帕薩迪納(Pasadena)的噴氣推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory, JPL). NASA深空網是目前世界上能力最強、規模最大的深空測控通訊系統. 系統始建於1958年, 1961年建成包括戈爾德斯通、澳洲伍默拉(Woomera)和南非約翰內斯堡(Johannesburg) 3個深空站的系統, 1963年正式命名為深空網; 之後在1965年新建了西班牙馬德里和澳洲堪培拉兩個深空站. 直到1974年, 堪培拉和馬德里站取代了伍默拉和約翰內斯堡(NASA關閉了了兩處設施), 形成了目前的三站格局.
2、ESA深空測控網ESA深空網的建設始於1998年, 目前已經建成了3個全球分佈的具有35 m口徑天線的深空站, 分別是澳洲新諾舍(New Norcia)站、西班牙塞夫雷羅斯(Cebreros)站和阿根廷馬拉圭(Malargüe)站, 3個深空站可以由位於德國達姆施塔特(Darmstadt)的歐洲空間操作中心(European Space Operations Centre, ESOC)進行遠端操作控制. ESA是世界上第2個建成全球布站深空測控網的航天機構.