Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Пилотируемых космических полетов сети (сокращенно MSFN , произносится « misfin ») было множество станций слежения , построенных для поддержки American Mercury , Gemini , Apollo и Skylab космических программ.

В то время были две другие сети космической связи НАСА: сеть слежения за космическими аппаратами и сбора данных (STADAN) для слежения за спутниками на низкой околоземной орбите и сеть дальнего космоса (DSN) для отслеживания более удаленных миссий без экипажа. После завершения Skylab MSFN и STADAN были объединены в сеть слежения за космическими полетами и передачи данных (STDN). STDN, в свою очередь, был заменен спутниковой системой слежения и ретрансляции данных (TDRSS) во время программы Space Shuttle, которая использовалась с 2009 года . [1]

Орбитальное отслеживание в сравнении с отслеживанием дальнего космоса [ править ]

Слежение за аппаратами на низких околоземных орбитах (НОО) сильно отличается от слежения за полетами в дальний космос. Полеты в дальний космос видны в течение длительных периодов времени с большой части поверхности Земли, поэтому для них требуется несколько станций (DSN использует только три, по состоянию на 20 февраля 2010 г.). Однако эти несколько станций требуют использования огромных антенн и сверхчувствительных приемников, чтобы справиться с очень удаленными слабыми сигналами. С другой стороны, полеты на околоземную орбиту видны только с небольшой части поверхности Земли за раз, а спутники быстро перемещаются над головой, что требует большого количества станций слежения, разбросанных по всему миру. Антенны, необходимые для отслеживания и связи LEO, не должны быть такими большими, как те, что используются для дальнего космоса, но они должны иметь возможность быстро отслеживать.

Эти разные требования привели к тому, что НАСА построило ряд независимых сетей слежения, каждая из которых оптимизирована для выполнения своей миссии. До середины 1980-х годов, когда начали работать спутники спутниковой системы слежения и ретрансляции данных (TDRSS), НАСА использовало несколько сетей наземных антенн для отслеживания и связи с космическими кораблями, находящимися на околоземной орбите. Для миссий « Меркурий» , « Близнецы» и « Аполлон» они были основными средствами связи, а Deep Space Network (DSN) отводилась вспомогательная / резервная роль. [1]

Станции Mercury MSFN [ править ]

Основная статья: Центр контроля ртути
Станции Project Mercury MSFN
Рекреация Центра контроля ртути

Станции пилотируемой космической сети (MSFN) во время полета Гордона Купера на Меркурии в 1963 году были:

Радиолокатор Bermuda FPS-16 был единственным радиолокатором во всей сети, который отслеживал путь во время вывода капсулы на орбитальный путь, и, таким образом, имел жизненно важное значение для проверки правильности орбиты. Следующей станцией для связи были Канарские острова.

Рейс Купера был задержан на 24 часа из-за неисправности антенной системы передачи данных радара Bermuda FPS-16. Радиолокационная установка не прошла тест CADFISS, когда все станции в сети должны были передавать информацию в НАСА, чтобы гарантировать получение точной информации. Неисправный компонент был заменен в течение 3 часов, но когда коммуникатор Capsule запросил реалистичную оценку, ему сообщили 24 часа. Миссия была немедленно очищена за один день.

Сеть расширилась за счет более длительных полетов Project Gemini, которые включали операции по сближению с участием двух космических кораблей. Движение к усилению компьютеризации и снижению голосовой поддержки для Gemini сделало возможной более централизованную сеть с меньшим количеством первичных станций и большим количеством вторичных станций, хотя эти основные объекты были лучше оборудованы. Некоторые станции Меркурия были сброшены; многие были дополнены новым оборудованием.

Миссии Аполлона [ править ]

Сеть пилотируемых космических полетов (MSFN) в эпоху Аполлона также была известна как Сеть Аполлона . Из технического отчета НАСА по истории MSFN: [2]

Технические факты жизни были таковы: радары сетей Меркурия и Близнецов, очевидно, не могли отслеживать два космических корабля, вращающихся вокруг Луны на расстоянии четверти миллиона миль; маленькие телеметрические антенны MSFN также не могли надеяться обнаружить телеметрию и голосовые сообщения в слабые сигналы, приходящие из окрестностей Луны. В терминах сетевого оборудования Apollo потребует как минимум следующих изменений в MSFN:

  • Система слежения за дальностью и скоростью, такая как GRARR или система дальности и дальности JPL, должна быть включена для точного отслеживания удаленного космического корабля, когда он находится за пределами радиолокационной дальности.
  • Большие параболические антенны с высоким коэффициентом усиления, такие как 26-метровые параболоиды, используемые в STADAN и DSN, должны быть добавлены к MSFN для отслеживания и связи на лунных расстояниях.
  • Существующие станции MSFN не могли должным образом отслеживать очень важные фазы миссии, когда космический корабль был выведен на его лунную траекторию и когда он погрузился в узкий коридор входа на обратном пути. В результате MSFN пришлось расширить за счет кораблей, самолетов и дополнительных наземных площадок.
  • Небольшие параболоидальные антенны должны были быть добавлены на некоторых участках MSFN для связи с космическим кораблем Apollo, пока он все еще находился за горизонтом для 26-метровых антенн (ниже примерно 16 000 км), но за пределами диапазона телеметрических антенн Gemini.
  • Трафик связи во время миссий Аполлона будет в несколько раз больше, чем запланировано для Близнецов. Линии NASCOM должны быть расширены.

Чтобы удовлетворить эти требования, MSFN использовала комбинацию ресурсов. Для связи Apollo была выбрана система Лаборатории реактивного движения (JPL), называемая « Унифицированный S-диапазон », или USB, которая позволяла отслеживать, определять расстояние, телеметрию и голос для использования одного и того же передатчика S-диапазона . Отслеживание сближения с Землей обеспечивалось обновлением тех же сетей, что и для Меркурия и Близнецов. Новые большие антенны для лунной фазы были сконструированы специально для MSFN, а большие антенны Deep Space Network (DSN) использовались для резервного копирования и критических этапов миссии.

Поддержка DSN во время Apollo [ править ]

Несмотря на то, как правило , поручено отслеживать необитаемые космические аппараты, то Deep Space Network (DSN) , также способствовал сообщениям и отслеживание Аполлона миссий на Луну , [3]хотя основная ответственность оставалась за сетью пилотируемых космических полетов (MSFN). DSN разработала станции MSFN для лунной связи и предоставила вторую антенну на каждом сайте MSFN (именно по этой причине сайты MSFN были рядом с сайтами DSN). Две антенны на каждом участке были необходимы, так как ширина луча, которая требовалась для больших антенн, была слишком мала, чтобы охватить как лунный орбитальный аппарат, так и посадочный модуль одновременно. DSN также поставила несколько более крупных антенн по мере необходимости, в частности, для телевизионных передач с Луны и средств связи в чрезвычайных ситуациях, таких как Apollo 13 [1].

Из отчета НАСА, описывающего, как DSN и MSFN сотрудничали для Apollo: [2]

Еще один важный шаг в развитии сети Apollo произошел в 1965 году с появлением концепции крыла DSN. Первоначально участие 26-метровых антенн DSN во время миссии Apollo должно было ограничиваться резервной ролью. Это была одна из причин, почему 26-метровые сайты MSFN были совмещены с сайтами DSN в Голдстоуне, Мадриде и Канберре. Однако присутствие двух хорошо разделенных космических кораблей во время лунных операций стимулировало переосмысление проблемы слежения и связи. Одна из идей заключалась в том, чтобы добавить двойную радиочастотную систему S-диапазона к каждой из трех 26-метровых антенн MSGN, оставив близлежащие 26-метровые антенны DSN по-прежнему в резервной роли. Однако расчеты показали, что 26-метровая диаграмма направленности антенны с центром на приземляющемся лунном модуле будет иметь потери от 9 до 12 дБ на лунном горизонте.что затрудняет отслеживание и сбор данных орбитального командного модуля. Было разумно использовать обе антенны MSFN и DSN одновременно во время важнейших лунных операций. JPL, естественно, не желала ставить под угрозу цели своих многочисленных беспилотных космических аппаратов, передавая три свои станции DSN на длительные периоды MSFN. Как могли быть достигнуты цели как Аполлона, так и исследования дальнего космоса без строительства третьей 26-метровой антенны на каждом из трех участков и без ущерба для миссий по исследованию планет?JPL, естественно, не желала ставить под угрозу цели своих многочисленных беспилотных космических аппаратов, передавая три свои станции DSN на длительные периоды MSFN. Как могли быть достигнуты цели как Аполлона, так и исследования дальнего космоса без строительства третьей 26-метровой антенны на каждом из трех участков и без ущерба для миссий по исследованию планет?JPL, естественно, не желала ставить под угрозу цели своих многочисленных беспилотных космических аппаратов, передавая три свои станции DSN на длительные периоды MSFN. Как могли быть достигнуты цели как Аполлона, так и исследования дальнего космоса без строительства третьей 26-метровой антенны на каждом из трех участков и без ущерба для миссий по исследованию планет?

Решение было принято в начале 1965 года на встрече в штаб-квартире НАСА, когда Эберхард Рехтин предложил то, что сейчас известно как «концепция крыла». Подход крыла включает строительство новой секции или «крыла» к главному зданию на каждом из трех задействованных участков DSN. Крыло будет включать в себя диспетчерскую MSFN и необходимое интерфейсное оборудование для выполнения следующего: 1. Разрешить отслеживание и двустороннюю передачу данных с любым из космических кораблей во время лунных операций. 2. Разрешить слежение и двустороннюю передачу данных с комбинированным космическим кораблем во время полета к Луне. 3. Обеспечить резервную копию для пассивного пути совмещенной площадки MSFN (радиосвязь между космическим кораблем и землей) космического корабля Apollo во время транслунных и околоземных фазы. При таком расположениистанцию ​​DSN можно было быстро переключить с дальнего космоса на Аполлон и обратно. Персонал GSFC будет управлять оборудованием MSFN полностью независимо от персонала DSN. Полеты в дальний космос не пострадали бы так сильно, как если бы все оборудование и персонал станции были переданы Аполлону на несколько недель.

Подробности этого сотрудничества и операции доступны в двухтомном техническом отчете JPL. [4] [5]

Текущая связь с космическими кораблями на околоземной орбите [ править ]

По состоянию на 20 февраля 2010 г. используются три разные сети НАСА - сеть дальнего космоса (DSN), сеть околоземного пространства (NEN) и космическая сеть / спутниковая система слежения и ретрансляции данных (TDRSS). DSN, как следует из названия, отслеживает зонды в глубоком космосе (более 10 000 миль (16 000 км) от Земли), а NEN и TDRSS используются для связи со спутниками на низкой околоземной орбите. TDRSS использует сеть из 10 геостационарных спутников связи и одну наземную станцию ​​на испытательном полигоне White Sands . [1]

После Аполлона MSFN больше не нуждался в больших антеннах, которые использовались для лунной связи, которые в конечном итоге были переданы DSN. В 1985 году антенна на станции слежения Honeysuckle Creek была перемещена на участок DSN комплекса связи в глубоком космосе Канберры (CDSCC), а антенна на станции Fresnedillas была перемещена в существующее местоположение DSN Робледо. Голдстоун Deep Space Communications Комплексная антенна по - прежнему на своем месте. [3]

См. Также [ править ]

  • Станция слежения за космическими полетами и передачи данных на острове Мерритт
  • НАСКОМ

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Сумяджит Мандал. «Engineering Apollo, отчет об интервью: поддержка сети дальнего космоса для миссий Apollo» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 4 сентября 2006 года . Проверено 2 июля 2008 года .
  2. ^ а б Уильям Р. Корлисс (1974). «Технический отчет НАСА CR 140390, Истории сети слежения за космосом и сбора данных (STADAN), сети пилотируемых космических полетов (MSFN) и сети связи НАСА (NASCOM)». НАСА . ЛВП : 2060/19750002909 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )PDF-файл размером 100 МБ. Явно не защищен авторским правом.
  3. ^ а б "История DSN: Программа Аполлона и сеть дальнего космоса" . Лаборатория реактивного движения . Архивировано из оригинального 26 февраля 2008 года . Проверено 3 июля 2008 года .
  4. ^ Фланаган, FM; Гудвин, PS; Renzetti, NA "Технический отчет JPL-TM-33-452-VOL-1 или NASA-CR-116801: Поддержка сети пилотируемых космических полетов для сети пилотируемых космических полетов для Аполлона, 1962-1968, том 1" . НАСА.
  5. ^ Фланаган, FM; Гудвин, PS; Рензетти, Н. А. «Технический отчет JPL-TM-33-452-VOL-2 или NASA-CR-118325: Поддержка сети пилотируемых космических полетов для Аполлона, том 2» . НАСА.

Внешние ссылки [ править ]

  • Анализ характеристик сети пилотируемых космических полетов для миссии GT-2 - НАСА - 14 мая 1965 г. (формат PDF)