Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Логотип программы TDRS
Место нахождения TDRS по состоянию на март 2019 г.
Неработающий TDRS на выставке в Центре Стивена Удвара-Хейзи в Шантильи, Вирджиния.

Американская спутниковая система слежения и ретрансляции данных ( TDRSS ) - это сеть американских спутников связи (каждый из которых называется спутником слежения и ретрансляции данных , TDRS) и наземных станций, используемых НАСА для космической связи. Система была разработана для замены существующей сети наземных станций, которые поддерживали все пилотируемые полеты НАСА. Основная цель проекта заключалась в том, чтобы увеличить время, в течение которого космический корабль находится на связи с землей, и увеличить количество передаваемых данных. Многие спутники слежения и ретрансляции данных были запущены в 1980-х и 1990-х годах с космического челнока и использовали инерциальную разгонную ступень.- двухступенчатый твердотопливный ракетный ускоритель, разработанный для шаттла. Остальные TDRS были запущены ракетами Atlas IIa и Atlas V.

Последнее поколение спутников обеспечивает скорость приема на земле 6 Мбит / с в S-диапазоне и 800 Мбит / с в Ku- и Ka-диапазонах . Это в основном используется военными США. [1]

Истоки [ править ]

Чтобы удовлетворить потребность в долговременной и высокодоступной связи космос-земля, НАСА в начале 1960-х годов создало Сеть слежения за космическими аппаратами и сбора данных ( STADAN ). STADAN, состоящий из параболических спутниковых антенн и телефонного коммутационного оборудования, развернутых по всему миру, обеспечивал связь космос-земля в течение примерно 15 минут из 90-минутного периода на орбите. Этого ограниченного периода контакта было достаточно для беспилотных космических аппаратов, но для пилотируемых космических аппаратов требуется гораздо больше времени для сбора данных. [ необходима цитата ]

Параллельная сеть, созданная сразу после STADAN в начале 1960-х годов, называемая сетью пилотируемых космических полетов (MSFN), взаимодействовала с пилотируемыми кораблями на околоземной орбите. Другая сеть, Deep Space Network (DSN), взаимодействовала с пилотируемыми кораблями на высоте более 10 000 миль от Земли, такими как миссии Apollo , в дополнение к своей основной миссии по сбору данных с зондов дальнего космоса. [ необходима цитата ]

С созданием космического корабля "Шаттл" в середине 1970-х годов возникла потребность в более производительной космической системе связи. В конце программы Apollo НАСА осознало, что MSFN и STADAN эволюционировали, чтобы иметь аналогичные возможности, и решило объединить две сети для создания сети слежения за космическими аппаратами и передачи данных (STDN).

Даже после консолидации у STDN были некоторые недостатки. Поскольку вся сеть состояла из наземных станций, разбросанных по всему миру, эти сайты были уязвимы для политических прихотей принимающей страны. Чтобы поддерживать высокий уровень надежности в сочетании с более высокими скоростями передачи данных, НАСА начало исследование [ когда? ], чтобы дополнить систему космическими узлами связи.

Космический сегмент новой системы будет опираться на спутники на геостационарной орбите. Эти спутники в силу своего местоположения могут передавать и принимать данные на спутники, находящиеся на более низкой орбите, и при этом оставаться в пределах видимости наземной станции. Оперативная группировка TDRSS будет использовать два спутника, обозначенные TDE и TDW (для востока и запада ), и один запасной на орбите. [ необходима цитата ]

После завершения исследования НАСА осознало, что для достижения 100% глобального охвата требуется небольшая модификация системы. Небольшая область не будет находиться в пределах прямой видимости каких-либо спутников - так называемая зона исключения (ZOE). С ZOE ни один спутник TDRS не мог связаться с космическим кораблем на определенной высоте (646 морских миль). С добавлением еще одного спутника для покрытия ZOE и близлежащей наземной станции может существовать 100% покрытие. В результате космического исследования сети была создана система, которая стала планом современной сети TDRSS. [2]

Еще в 1960-х годах программы NASA Application Technology Satellite (ATS) и Advanced Communications Technology Satellite (ACTS) послужили прототипами многих технологий, используемых на TDRSS и других коммерческих спутниках связи, включая множественный доступ с частотным разделением каналов ( FDMA ), трехосные космические аппараты. стабилизация и высокопроизводительные коммуникационные технологии. [ необходима цитата ]

По состоянию на июль 2009 года менеджером проекта TDRSS является Джефф Дж. Грэмлинг из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. [3] Boeing отвечает за строительство TDRS K. [4]

Сеть [ править ]

TDRSS похож на большинство других космических систем, тем самым он состоит из трех сегментов: наземного, космического и пользовательского. Эти три сегмента работают вместе, чтобы выполнить миссию. Авария или сбой в одном из сегментов могут иметь катастрофические последствия для остальной системы. По этой причине во всех сегментах учтена избыточность.

Наземный сегмент [ править ]

Удаленный наземный терминал Гуама

Наземный сегмент из TDRSS состоит из трех наземных станций , расположенных в White Sands Complex (WSC) , в южной части Нью - Мексико, то Guam Remote Клемма заземления (GRGT), и Центр управления сетью находится в Goddard Space Flight Center в Гринбелте, штат Мэриленд . Эти три станции являются сердцем сети, предоставляя услуги управления и контроля. В рамках завершенной модернизации системы был построен новый терминал в Блоссом-Пойнт, штат Мэриленд. [5] [6]

WSC, расположенный недалеко от Лас-Крусес, состоит из:

  • Наземный терминал Уайт-Сэндс (WSGT) 32.5007 ° с.ш.106,6086 ° з.д.32 ° 30′03 ″ с.ш., 106 ° 36′31 ″ з.д. /  / 32,5007; -106.6086
  • Вторая клемма заземления TDRSS (STGT) 32,5430 ° N 106,6120 ° W32 ° 32′35 ″ с.ш., 106 ° 36′43 ″ з.д. /  / 32,5430; -106,6120
  • Расширенный наземный терминал TDRS (ETGT)

Кроме того, WSC удаленно управляет GRGT на Гуаме .

У WSC есть собственный выезд с шоссе 70 США, который предназначен только для персонала учреждения. НАСА приняло решение о расположении наземных терминалов, руководствуясь очень конкретными критериями. Прежде всего, наземная станция смотрела на спутники; Место должно было быть достаточно близко к экватору, чтобы видеть небо, как восточное, так и западное. Погода была еще одним важным фактором - в Нью-Мексико в среднем почти 350 солнечных дней в году с очень низким уровнем осадков.

WSGT перешла в режим онлайн с запуском TDRS-A в 1983 году космическим шаттлом Challenger. STGT был введен в эксплуатацию в 1994 году, завершив работу системы после проверки на орбите Рейса 6 в начале года. Кроме того, после завершения строительства второго терминала НАСА провело конкурс, чтобы назвать две станции. Местные ученики средних школ выбрали Cacique (kah-see-keh), что означает лидер WSGT, и Danzante, что означает танцор для STGT. Эти имена, по-видимому, использовались только в рекламных целях, в официальной документации НАСА в качестве обозначений используются WSGT и STGT или WSC.

WSGT и STGT географически разделены и полностью независимы друг от друга, сохраняя при этом резервный оптоволоконный канал для передачи данных между сайтами в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Каждая наземная станция имеет 19-метровые антенны, известные как терминалы связи космос-земля (SGLT), для связи со спутниками. Три SGLT расположены в STGT, но только два расположены в WSGT. Системные архитекторы переместили оставшийся SGLT на Гуам, чтобы обеспечить полную поддержку сети для спутника, покрывающего ZOE. Считающийся удаленной частью WSGT, расстояние и расположение SGLT прозрачны для пользователей сети.

Удаленный наземный терминал Гуама (GRGT) 13,6148 ° N 144,8565 ° E является продолжением WSGT. Терминал содержит SGLT 6 с контроллером услуг связи (CSC), расположенным в Центре управления операциями TDRS (TOCC) STGT. До того, как GRGT был введен в эксплуатацию, вспомогательная система находилась в Диего-Гарсия .13 ° 36′53 ″ с.ш. 144 ° 51′23 ″ в.д. /  / 13.6148; 144.8565

Включение в STDN [ править ]

Основными частями сети слежения за космическими полетами и передачи данных (STDN) являются: сеть комплексных услуг НАСА (NISN), центр управления сетью (NCC), центр управления полетами (MOC), средство обработки данных космических аппаратов (SDPF) и многофункциональное устройство. лаборатория динамики полета миссии (MMFD).

NISN обеспечивает основу для передачи данных для космических полетов. Это рентабельная телекоммуникационная услуга глобальной сети для передачи данных, видео и голоса для всех предприятий, программ и центров НАСА. Эта часть STDN состоит из инфраструктуры и компьютеров, предназначенных для мониторинга потока сетевого трафика, таких как оптоволоконные каналы, маршрутизаторы и коммутаторы. Данные могут проходить через NISN двумя способами: с использованием операционной сети Интернет-протокола (IPONET) или системы высокой скорости передачи данных (HDRS). IPONET использует протокол TCP / IP , общий для всех компьютеров, подключенных к Интернету, и является стандартным способом отправки данных. Система высокой скорости передачи данных обеспечивает скорость передачи данных от 2  Мбит / с.до 48 Мбит / с, для специализированных миссий, требующих высокой скорости передачи данных. HDRS не требует инфраструктуры маршрутизаторов, коммутаторов и шлюзов для пересылки данных вперед, как IPONET.

NCC обеспечивает планирование услуг, контроль, гарантии и подотчетность. Планирование услуг принимает запросы пользователей и распространяет информацию в соответствующие элементы SN. Контроль и обеспечение услуг поддерживают функции использования в реальном времени, такие как получение, проверка, отображение и распространение данных о производительности TDRSS. Служба подотчетности предоставляет бухгалтерские отчеты об использовании НКЦ и сетевых ресурсов. Изначально NCC располагался в Центре космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, до 2000 года, когда он был перемещен в WSC.

МОЦ является центром операций космических аппаратов. Он будет планировать запросы на поддержку, отслеживать характеристики космического корабля и загружать управляющую информацию в космический корабль (через TDRSS). MOC состоит из главных исследователей, специалистов по планированию миссий и операторов полетов. Главные исследователи инициируют запросы на поддержку SN. Специалисты по планированию миссий предоставляют документацию по космическому кораблю и его миссии. И операторы полета являются последним звеном, отправляющим команды космическому кораблю и выполняющим операции.

Лаборатория MMFD обеспечивает поддержку проекта полета и сети слежения. Поддержка полетного проекта состоит из определения и контроля орбиты и ориентации. Параметры орбиты отслеживаются по фактической орбите космического корабля миссии и сравниваются с его прогнозируемой орбитой. Определение ориентации вычисляет наборы параметров, которые описывают ориентацию космического корабля относительно известных объектов (Солнца, Луны, звезд или магнитного поля Земли). Поддержка сети отслеживания анализирует и оценивает качество данных отслеживания.

Космический сегмент [ править ]

Спутник TDRSS

Космический сегмент группировки TDRSS является наиболее динамичной частью системы. Даже с девятью спутниками на орбите система обеспечивает поддержку трех основных спутников, в то время как остальные используются в качестве запасных на орбите, которые можно сразу использовать в качестве основных. Первоначальный проект TDRSS имел два основных спутника, обозначенных TDE, для востока и TDW, для запада и один запасной на орбите. Резкий рост потребностей пользователей в 1980-х годах позволил НАСА расширить сеть за счет добавления большего количества спутников, причем некоторые из них были размещены в особенно загруженном орбитальном слоте. См. Спутник слежения и ретрансляции данных для получения более подробной информации о спутниках.

Сегмент пользователя [ править ]

Пользовательский сегмент TDRSS включает многие из самых известных программ НАСА. Такие программы, как космический телескоп Хаббла и LANDSAT, передают свои наблюдения в соответствующие центры управления полетами через TDRSS. Поскольку пилотируемый космический полет был одной из основных причин создания TDRSS, голосовая связь между космическим челноком и Международной космической станцией проходит через систему.

Операции [ править ]

Реле слежения за Южным полюсом-2

Система TDRSS использовалась для предоставления услуг ретрансляции данных многим орбитальным обсерваториям, а также антарктическим объектам, таким как станция Мак-Мердо, через ретранслятор Южного полюса TDRSS. Секции Международной космической станции (МКС), построенные в США, используют TDRSS для ретрансляции данных. TDRSS также используется для обеспечения реле данных о запуске для одноразовых ускорителей. [ какой? ]

Военное применение [ править ]

Еще в 1989 году сообщалось, что важной функцией TDRSS было обеспечение ретрансляции данных для спутников радиолокационной разведки Lacrosse, эксплуатируемых Национальным разведывательным управлением . [7]

Почти двадцать лет спустя, 23 ноября 2007 г., в одном из торговых интернет-изданий отмечалось: «Хотя НАСА использует спутники (TDRSS) для связи с космическим шаттлом и международной космической станцией, большая часть их полосы пропускания отведена Пентагону, который покрывает львиную долю эксплуатационных расходов TDRSS и определяет многие системные требования, некоторые из которых являются засекреченными ». [8]

В октябре 2008 года NRO рассекретило существование наземных станций миссии в США под названием Aerospace Data Facility (ADF) - Колорадо, ADF-Восток и ADF-Southwest около Денвера, Колорадо , Вашингтона, округ Колумбия, и Лас-Крусес, Нью-Мексико , соответственно. [9] ADF-Colorado и ADF-East, как известно, расположены на авиабазе Бакли , штат Колорадо [10] и в Форт-Белвуар, штат Вирджиния ; [11] ADF-Southwest расположен на ракетном полигоне Уайт-Сэндс , предположительно на станции TDRSS Уайт-Сэндс. [12]

Производство [ править ]

Первые семь спутников TDRSS были построены корпорацией TRW (ныне часть Northrop Grumman Aerospace Systems) в Редондо-Бич, Калифорния , а все спутники с тех пор были построены компанией Hughes Space and Communications, Inc. в Эль-Сегундо, Калифорния (сейчас входит в состав корпорации Boeing ).

Культурные ссылки [ править ]

Система TDRSS кратко упоминается в фильме о Джеймсе Бонде « Лунный гонщик» . Об этом также говорится в фильме 1997 года « Горизонт событий» .

История запуска [ править ]

См. Также: Список спутников TDRS.

Примечание: пока спутник TDRSS находится в процессе производства, ему дается буквенное обозначение, но как только он успешно выходит на правильную геостационарную орбиту, он обозначается номером (например, TDRS-A во время разработки и перед приемкой на орбиту). , и ТДРС-1 после приема на орбиту и ввода в эксплуатацию). Таким образом, спутники, потерянные при неудачных запусках или имеющие серьезные неисправности, никогда не нумеруются (например, TDRS-B , который никогда не был пронумерован из-за его потери в результате катастрофы Space Shuttle Challenger ).

См. Также [ править ]

  • Луч (спутник) , Российская система ретрансляции данных
  • Европейская система передачи данных
  • Индийская спутниковая система ретрансляции данных  - первый запуск должен быть завершен в 2020 г.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Скоординированный архив данных космической науки НАСА
  2. ^ "2-й семинар TDRSS" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 21 июля 2011 года . Проверено 22 декабря 2010 года .
  3. ↑ Сьюзан Хендрикс (22 июля 2009 г.). "Миссия НАСА слежения за спутником и ретрансляции данных проходит серьезную проверку" .
  4. ^ «От поколения к поколению, меньший риск» . Архивировано из оригинального 29 июня 2011 года . Проверено 22 декабря 2010 года .
  5. ^ "Космическая сеть НАСА, чтобы начать новую фазу проектирования для наземного сегмента" . Проверено 25 октября 2012 года .
  6. ^ "НАСА награждает возможность расширения космической сети на восток" . Проверено 25 октября 2012 года .
  7. ^ «Спутники-шпионы: вступление в новую эру» (PDF) . Наука . 24 марта 1989 . Проверено 20 июля 2013 года .
  8. ^ Space.com: Запасные спутники возглавляют список предстоящих сделок НАСА
  9. ^ Рассекречивание наземной станции миссии
  10. ^ Buckley AFB: Арендаторы Factsheet архивации 2015-09-27 в Wayback Machine
  11. ^ Блог Area58: Капитан К. Панценхаген
  12. ^ Рассекреченная информация от NRO: просмотрено 01.05.11.

Внешние ссылки [ править ]

  • Официальная страница космической сети Центра космических полетов имени Годдарда НАСА
  • Страница обзора программы НАСА TDRSS
  • Официальная страница проекта TDRS K / L Центра космических полетов имени Годдарда НАСА

Заметки [ править ]

  • Бейкер, Д. (ред.) (2001) Космический справочник Джейн: 2001–2002. Александрия, Вирджиния: Информационная группа Джейн.
  • Консолидированный контракт на космические операции (CSOC). (2000) Сертификационный и учебный курс 880 и 882: Ориентация TDRSS и поток системных данных.
  • Крафт, К. (2002) Полет: Моя жизнь в управлении полетами. Нью-Йорк: Плюм Книги.
  • Кранц, Г. (2000) Неудача - это не вариант. Нью-Йорк: Plume Books
  • НАСА. (1996) 2-й семинар TDRSS: 25-26 июня 1996 г. Получено из Интернета 25 августа 2003 г. https://web.archive.org/web/20050126202052/http://nmsp.gsfc.nasa.gov/TUBE/pdf/ infopack.pdf
  • НАСА Spacelink. (1993) Пресс-релиз от 13 мая 1993 г. Получено из Интернета 25 августа 2003 г. http://spacelink.nasa.gov/NASA.News/NASA.News.Release/Previous.News.Release/93.News.Releases/93- 05.Новости / 93-05-13
  • НАСА. (2000) Удаленный наземный терминал Гуама. Получено из Интернета 25 августа 2003 г. https://web.archive.org/web/20050214060604/http://nmsp.gsfc.nasa.gov/tdrss/guam.html
  • Селлерс, Дж. (2000) Понимание космоса: введение в астронавтику. Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies, Inc.
  • Томпсон, Т. (1996) Космический журнал TRW. Редондо-Бич, Калифорния: TRW Space & Electronics Group.
  • Верц, Дж. И Ларсон, В. (1999) Анализ и проектирование космических миссий, третье издание. Торранс, Калифорния: Microcosm Press.