TDRSS

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Satelita TDRS pierwszej generacji

TDRSS (ang. Tracking and Data Relay Satellites System) – satelitarny system śledzenia i przekazywania danych. Służy do utrzymywania łączności pomiędzy naziemnym centrum satelitarnym a satelitami niskoorbitowymi, Międzynarodową Stacją Kosmiczną, Kosmicznym Teleskopem Hubble'a oraz w przeszłości z wahadłowcami. Jest głównie wykorzystywany przez NASA oraz rząd Stanów Zjednoczonych Ameryki. Głównym celem podczas opracowywania tego systemu było zwiększenie czasu oraz ilości przekazywanych danym między stacją naziemną a wahadłowcem.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Satelita TDRS drugiej generacji

Jako pierwszy system łączności pomiędzy stacjami naziemnymi a urządzeniami w kosmosie NASA stworzyła STADAN (Spacecraft Tracking and Data Acquisition Network). Do łączności wykorzystane zostały anteny paraboliczne oraz systemy telefoniczne. STADAN pozwalał na utrzymanie komunikacji pomiędzy Ziemią a urządzeniem w kosmosie przez ok. 15 z trwającego 90 minut okrążenia Ziemi.

Kolejną siecią był MSFN (Manned Space Flight Network), pozwalał on na komunikację ze statkami oddalonymi o ponad 16 tys. km od Ziemi. Pod koniec misji Apollo NASA stwierdziła, że MSFN i STADAN zaczynają rozwijać się w tym samym kierunku. Z połączenia tych dwóch standardów powstał STDN (Space flight Tracking and Data Network). Mimo połączenia dwóch systemów w jeden, miał on wiele wad. NASA zaczęła pracować nad nowszym systemem, który dawałby bardziej niezawodny sposób komunikacji. Nowy system miał się opierać na komunikacji z satelitami umieszczonymi na orbicie geostacjonarnej. Satelity te mogły odbierać i nadawać sygnał do satelitów LEO (Low Earth Orbit) oraz stale pozostawać w zasięgu sygnału ze stacji naziemnych. W pierwszym systemie TDRSS wykorzystano dwa satelity (jeden zachodni, drugi wschodni) oraz jeden zapasowy.

4 kwietnia 1983 roku pierwszy satelita systemu TDRSS, TDRS-1, został umieszczony w kosmosie. Na orbitę został wyniesiony podczas dziewiczego lotu wahadłowca Challenger (lot STS-6). Uszkodzenie rakiety IUS spowodowało wyniesienie go na zbyt niską orbitę. Dopiero po 58 dniach delikatnych manewrów inżynierowie NASA ustawili TDRS-1 na właściwej orbicie. 23 i 24 września 1983 roku uruchomiono 6 dysz korekcyjnych satelity, aby go przesunąć z 67° długości geograficznej zachodniej na 41° długości zachodniej. W dniach 16 i 17 października 1983 ponownie uruchomiono silniki, aby zatrzymać zakończone przesuwanie[1]. TDRS-1 służył aż do 2009 r. najpierw jako satelita główny, a potem jako zapasowy.

TDRS-2 został zniszczony w czasie katastrofy Challengera w styczniu 1986 roku, w której zginęło 7 osób. Loty kosmiczne i system TDRSS zostały wtedy zawieszone na okres 2 lat. TDRS-3 został wyniesiony przez wahadłowiec Discovery 29 września 1988 roku. TDRS-4 został wyniesiony przez Discovery 13 marca 1989. W latach 90. wystrzelono jeszcze 3 satelity TDRSS pierwszej generacji, zaś w latach 2000-2002 kolejne 3, należące do drugiej generacji. 31 stycznia 2013 o 01:48 UTC wystrzelono pierwszego satelitę trzeciej generacji – TDRS-K[2].

Satelita Data startu Nazwa misji lub rakiety:
TDRS-1 4 kwietnia 1983 STS-6
TDRS-2 28 stycznia 1986 STS-51-L
TDRS-3 29 września 1988 STS-26
TDRS-4 13 marca 1989 STS-29
TDRS-5 2 sierpnia 1991 STS-43
TDRS-6 13 stycznia 1993 STS-54
TDRS-7 13 lipca 1995 STS-70
TDRS-8 30 czerwca 2000 Atlas IIa
TDRS-9 8 marca 2002 Atlas IIa
TDRS-10 4 grudnia 2002 Atlas IIa
TDRS-11 31 stycznia 2013 Atlas V
TDRS-12 24 stycznia 2014 Atlas V

Łączność pomiędzy stacją naziemną a wahadłowcem[edytuj | edytuj kod]

Zasięg poszczególnych satelitów TDRSS

Wahadłowiec okrążał Ziemię na niskiej orbicie. Na orbicie geostacjonarnej, w polu widzenia stacji naziemnej, umieszczone dwa satelity przekaźnikowe, z których prawie bez przerwy co najmniej jeden mógł nawiązać łączność z poruszającym się względem nich wahadłowcem. Łączność pomiędzy wahadłowcem a stacją naziemną realizowana była droga bezpośrednią, jeśli wahadłowiec znajdował się w „polu widzenia” stacji naziemnej, lub za pośrednictwem jednego z satelitów przekaźnikowych TDRSS.

Łącze satelita TDRSS – wahadłowiec[edytuj | edytuj kod]

Łączność pomiędzy stacją naziemną a wahadłowcem

W łączu między wahadłowcem a satelitą przekaźnikowym TDRSS zastosowano transmisję z rozpraszaniem widma w paśmie 2 GHz (tzw. pasmo S). Łącze to posiadało niewielką przepustowość: 32 kbit/s lub 72 kbit/s, zależnie od wartości stosunku sygnału do szumu w kanale transmisyjnym wynikającej z odległości wahadłowca od satelity przekaźnikowego.

Parametr Wartość
częstotliwość nośna 2106,4 MHz
przepływność ciągu informacyjnego 32 kbit/s lub 72 kbit/s
kodowanie protekcyjne kodowanie splotowe, R = 1/3
modulacja BPSK
przepływność danych na wejściu modulatora 96 kbit/s lub 216 kbit/s
przepływność ciągu pseudolosowego 11,232 Mbit/s
długość okresu ciągu pseudolosowego 2047 bitów

Łącze satelita TDRSS – satelity LEO[edytuj | edytuj kod]

Do zadań satelitów przekaźnikowych systemu TDRSS należy także, obok utrzymania łączności z wahadłowcem kosmicznym, utrzymanie łączności z satelitami umieszczonymi na orbitach niskich LEO. Do tego celu służy odrębny system łączności, działający także w paśmie 2,1 GHz i wykorzystujący transmisję z rozpraszaniem widma.

W łączu zastosowano kwadraturową modulację fazy QPSK, przy czym na poszczególnych nośnych, synfazowej i kwadraturowej, sposób generacji sygnału i jego parametry są zupełnie inne. Nadrzędnym wymaganiem stawianym projektantom systemu było uzyskanie czasu synchronizacji kanału synfazowego, służącego do przesyłania danych użytkownika, nie przekraczającego 20 sekund. Sygnał przesyłany w kanale ma następującą postać:

s(t) = A[d(t)kc(t)cos2πfct – 0.316kr(t)sin2πfct]

d(t) – ciąg danych kc(t); kr(t) – ciągi pseudolosowe rozpraszające widmo fc – częstotliwość nośna w paśmie 2,1 GHz A – stała

Parametr Wartość Wartość
Kanał synfazowy kwadraturowy
przeznaczenie transmisja danych Telemetria
pasmo częstotliwości 2,0 – 2,1 GHz 2,0 – 2,1 GHz
modulacja BPSK na nośnej synfazowej BPSK na nośnej kwadraturowej
względny poziom mocy 0 dB -10 dB
przepływność danych od 125 do 1000 bit/s nie dotyczy
sposób rozpraszania widma kluczowanie bezpośrednie DS kluczowanie bezpośrednie DS
częstotliwość generatora

ciągu pseudolosowego

ok. 3 MHz, zależnie od częstotliwości nośnej ok. 3 MHz, zależnie od częstotliwości nośnej
generator ciągu pseudolosowego generator Golda 18–elementowy generator sekwencji o maksymalnej długości,

z ograniczeniem okresu ciągu

okres ciągu pseudolosowego 1023 bity 256 * 1023 bity

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. „Astronautyka”. 133 (3), s. 23, 1984. Wrocław: Wydawnictwo Ossolineum. ISSN 0004-623X. 
  2. William Graham: ULA Altas V successfully launches with TDRS-K (ang.). NASASpaceFlight.com, 2013-01-30. [dostęp 2013-01-31].

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]