Сеть пилотируемых космических полетов - Manned Space Flight Network

В Сеть пилотируемых космических полетов (сокращенно MSFN, произносится "misfin") был набором станций слежения, созданных для поддержки американских Меркурий, Близнецы, Аполлон, и Скайлаб космические программы.

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 Deep Space (DSN) для отслеживания дальних миссий без экипажа. После закрытия Skylab MSFN и STADAN были объединены, чтобы сформировать Космический полет Сеть отслеживания и передачи данных (STDN). STDN, в свою очередь, был заменен спутниковым Спутниковая система слежения и ретрансляции данных (TDRSS) во время программы Space Shuttle, используется с 2009 г..[1]

Сравнение орбитального и дальнего космоса

Отслеживание транспортных средств в низкие околоземные орбиты (LEO) сильно отличается от отслеживания миссий 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 НАСА построить ряд независимых сетей слежения, каждая из которых оптимизирована для выполнения своей задачи. До середины 1980-х годов, когда Спутниковая система слежения и ретрансляции данных (TDRSS) начали работать спутники, НАСА использовало несколько сетей наземных антенн для отслеживания и связи с космическими кораблями на околоземной орбите. Для Меркурий, Близнецы, и Аполлон миссии, это были основные средства связи, с Сеть Deep Space (DSN) назначается вспомогательная / резервная роль.[1]

Станции Mercury MSFN

Основная статья: Центр контроля ртути
Проект Меркурий Станции MSFN
Отдых Центр контроля ртути

Станции пилотируемой космической сети (MSFN) во время Гордон Купер 1963 год Полет Меркурия мы:

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 Project Gemini длительные полеты, которые включали сближение 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

Сеть пилотируемых космических полетов (MSFN) во время Аполлон эра была также известна как Сеть Apollo. 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; также небольшие телеметрические антенны MSFN не могли рассчитывать на обнаружение телеметрических и голосовых сообщений в слабых сигналах, поступающих из окрестности 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 скорости реактивного движения JPL, должна быть включена для точного отслеживания удаленного космического корабля, когда он находится вне зоны действия радара.
  • 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. А Лаборатория реактивного движения (JPL) система под названием "Единый S-диапазон ", или USB, был выбран для связи Apollo, что позволило всем использовать одно и то же отслеживание, определение расстояния, телеметрию и голосовую связь. Группа S передатчик. Отслеживание сближения с Землей обеспечивалось обновлением тех же сетей, что и для Меркурия и Близнецов. Новые большие антенны для фазы Луны были сконструированы специально для MSFN, с Сеть Deep Space (DSN) большие антенны, используемые для резервного копирования и критических этапов миссии.

Поддержка DSN во время Apollo

Хотя обычно им поручено слежение за беспилотными космическими кораблями, Сеть Deep Space (DSN) также способствовал передаче и отслеживанию Аполлон миссии в Луна,[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, поскольку ширина луча, необходимая 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 трансляций с Луны и экстренной связи, такой как Apollo 13.[1]

Из НАСА отчет, описывающий, 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 быть ограничено резервной ролью. Это была одна из причин, почему 26-мсайты MSFN были размещены вместе 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 мысль заключалась в том, чтобы добавить двойную радиочастотную систему S-диапазона к каждой из трех 26-миллиметровых антенн MSGN, оставив близлежащие 26-метровые антенны DSN по-прежнему в резервной роли. Расчеты, однако, показали, что схема из 26 антенн, сосредоточенная на приземляющемся Лунном модуле, будет иметь потери от 9 до 12 дБ на лунном горизонте, что затрудняет отслеживание и сбор данных орбитального модуля командной службы. Было разумно использовать обе антенны MSFN и DSN одновременно во время всех важных 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 глубокого космоса без строительства третьей антенны из 26 маневров на каждой из трех площадок и без прерывания миссий по исследованию планет?

Решение было принято в начале 1965 года на встрече в штаб-квартире НАСА, когда Эберхард Рехтин предложил то, что теперь известно как «концепция крыла». Подход крыла включает строительство новой секции или «крыла» главного здания на каждом из трех задействованных участков DSN. Крыло будет включать диспетчерскую MSFN и необходимое интерфейсное оборудование для выполнения следующих задач: 1. Разрешить слежение и двустороннюю передачу данных с любого космического корабля во время лунных операций. Разрешить слежение и двустороннюю передачу данных с объединенным космическим кораблем во время полета к Луне3. Обеспечивает резервное копирование совместно размещенного пассивного слежения за сайтом MSFN (связь между космическим кораблем и наземной радиочастотной связью) космического корабля Apollo во время транслунной и околоземной фаз. Благодаря такому расположению станция DSN может быть быстро переключена с дальнего космоса на Аполлон и обратно. Персонал GSFC будет управлять оборудованием MSFN полностью независимо от персонала DSN. Полеты в дальний космос не будут поставлены под угрозу почти так же, 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

По состоянию на 20 февраля 2010 г., используются три разные сети НАСА - Сеть Deep Space (DSN), Околоземная сеть (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 геостационарный спутников связи и единой наземной станции на Испытательный центр Белых песков.[1]

После Аполлон, MSFN больше не требовалось больших антенн, которые использовались для лунной связи, которые в конечном итоге были переданы DSN. В 1985 году антенна на Станция отслеживания Honeysuckle Creek был перемещен в Комплекс связи в дальнем космосе Канберры (CDSCC) DSN-сайт, а антенна в Fresnedillas была перемещена в существующее местоположение Robledo DSN. В Голдстоунский комплекс дальней космической связи антенна все еще находится на своем первоначальном месте.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Soumyajit Mandal. "Engineering Apollo, отчет об интервью: поддержка сети Deep Space для миссий Apollo" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF ) 4 сентября 2006 г.. Получено 2 июля, 2008.
  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. HDL:2060/19750002909. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь) PDF-файл размером 100 МБ. Явно не защищен авторским правом.
  3. ^ а б "История DSN: программа Apollo и сеть дальнего космоса". Лаборатория реактивного движения. Архивировано из оригинал 26 февраля 2008 г.. Получено 3 июля, 2008.
  4. ^ Flanagan, F.M .; Goodwin, P. S .; Рензетти, Н.А. "Технический отчет JPL-TM-33-452-VOL-1 или NASA-CR-116801: Поддержка сети дальнего космоса пилотируемой космической сети полета Аполлона, 1962-1968, том 1". НАСА.
  5. ^ Flanagan, F.M .; Goodwin, P. S .; Рензетти, Н.А. «Технический отчет JPL-TM-33-452-VOL-2 или NASA-CR-118325: Поддержка сети пилотируемых космических полетов в дальнем космосе для сети пилотируемых космических полетов для Аполлона, том 2». НАСА.

внешняя ссылка