TDRSS
Z Wikipedii
TDRSS (ang. Tracking and Data Realy Satellites System) oznacza satelitarny system śledzenia i przekazywania danych. Służy do utrzymywania łączności pomiędzy naziemnym centrum satelitarnym a satelitami niskoorbitowymi, Międzynarodową Stacją Kosmiczną oraz 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.
Spis treści |
[edytuj] Historia
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. STANDAN pozwalał na utrzymanie komunikacji pomiędzy Ziemią a urządzeniem w kosmosie przez ok. 15min z 90min okrążania 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 ze 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 dawał by 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 satelit LEO (Low Earth Orbit) oraz stale pozostawać w zasięgu sygnału ze stacji naziemnych. W pierwszym systemie TDRSS wykorzystano dwie satelity (jedna zachodnia druga wschodnia) oraz z jednej zapasowej). 4 kwietnia 1983 roku pierwszy satelita TDRSS, TDRS-1, został umieszczony w kosmosie. Na orbitę został wyniesiony podczas dziewiczego lotu wahadłowca kosmicznego 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.
Obecnie TDRS-1 jest zapasowym satelitą systemu. TDRS-2 został strącony w czasie wypadku Challengera w styczniu 1986 roku. W katastrofie tej zginęło 7 osób, a loty kosmiczne i system TDRSS został zawieszony na okres 2 lat. TDRS-3 został wyniesiony przez wahadłowiec Discovery 29 września 1988 roku. Jest on obecnie satelitą TDRSS zachód. TDRS-4 został wyniesiony przez Discovery, 13 marca 1989, jest obecnie satelita TDRSS wschód.
| Satelita | Data | Nazwa misji: |
|---|---|---|
| TDRS-1 | 4 kwietnia 1983 | STS-6 |
| TDRS-2 | 28 stycznia 1986 | STS-51L |
| TDRS-3 | 29 wrzesnia 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 |
[edytuj] Łączność pomiędzy stacją naziemna a wahadłowcem
Wahadłowiec okrąża Ziemię na niskiej orbicie. Na orbicie geostacjonarnej, w polu widzenia stacji naziemnej, umieszczono dwa satelity przekaźnikowe, z których prawie bez przerwy co najmniej jeden może nawiązać łączność z poruszającym się względem nich wahadłowcem. Łączność pomiędzy wahadłowcem a stacją naziemną realizowana jest droga bezpośrednią, jeśli wahadłowiec znajduje się w „polu widzenia” stacji naziemnej, lub za pośrednictwem jednego z satelitów przekaźnikowych TDRSS.
[edytuj] Łącze satelita TDRSS – wahadłowiec
W łączu między wahadłowcem a satelitą przekaźnikowym TDRSS zastosowano transmisję z rozpraszaniem widma w paśmie 2 GHz (tzw. pasmo S). Łącze to posiada niewielką przepustowość: 32 kbit/s lub 72 kbit/s, zależnie od wartości stosunku sygnału do szumu w kanale transmisyjnym wynikającej w odległości wahadłowca od satelity przekaźnikowego.
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| częstotliwość nośna | 2106.4 MHz |
| 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 |
[edytuj] Łącze satelita TDRSS – satelity LEO
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 |
[edytuj] Zobacz też
[edytuj] Bibliografia
- "Systemy radiowe z rozpraszaniem widma CDMA" - W. Hołubowicz, M. Szwabe
- NASA TDRSS Overview
- TDRS Fact Sheet September 2001, pdf
- http://en.wikipedia.org/wiki/TDRSS
- http://en.wikipedia.org/wiki/Tracking_and_Data_Relay_Satellite
