Bemand Space Flight Network

De Bemand Space Flight Network (afgekort MSFN, uitgesproken "misvatten") was een reeks trackingstations gebouwd om de Amerikaan te ondersteunen Kwik, Tweeling, Apollo, en Skylab Ruimteprogramma's.

Er waren destijds twee andere NASA -ruimte -communicatienetwerken, de Het tracking- en data -acquisitienetwerk van ruimtevaartuigen (Stadan) voor het volgen van satellieten in lage aarde -baan, en de Deep Space Network (DSN) Voor het volgen van meer afstandelijke niet -beschreven missies.Na het einde van Skylab werden de MSFN en Stadan samengevoegd om de SpaceFlight Tracking en Data Network (Stdn).STDN werd op zijn beurt vervangen door de op satelliet gebaseerde Tracking- en gegevensrelais -satellietsysteem (TDRSS) tijdens het Space Shuttle -programma, dat wordt gebruikt vanaf 2009.[1]

Orbitale versus diepe ruimte volgen

Voertuigen volgen in Lage aarde banen (LEO) is heel anders dan het volgen van diepe ruimtemissies.Diepe ruimtemissies zijn langdurig zichtbaar uit een groot deel van het aardoppervlak en vereisen dus weinig stations (de DSN gebruikt slechts drie, vanaf 20 februari 2010).Deze paar stations vereisen echter het gebruik van enorme antennes en ultra-gevoelige ontvangers om de zeer verre, zwakke signalen aan te kunnen.Lage aarde -baanmissies zijn daarentegen alleen zichtbaar van een klein deel van het aardoppervlak tegelijk, en de satellieten bewegen snel over de hoofd, waarvoor een groot aantal trackingstations vereist, zich over de hele wereld verspreidt.De antennes die nodig zijn voor het volgen en communiceren van LEO hoeven niet zo groot te zijn als die welke worden gebruikt voor diepe ruimte, maar ze moeten snel kunnen volgen.

Deze verschillende vereisten hebben geleid NASA Om een aantal onafhankelijke trackingnetwerken te bouwen, elk geoptimaliseerd voor een eigen missie.Voorafgaand aan het midden van de jaren tachtig, wanneer de Tracking- en gegevensrelais -satellietsysteem (TDRSS) Satellieten werden operationeel, NASA gebruikte verschillende netwerken van grondgebaseerde antennes om te volgen en te communiceren met de aarde om ruimtevaartuigen.Voor de Kwik, Tweeling, en Apollo missies, dit waren het belangrijkste communicatiemiddel, met de Deep Space Network (DSN) Wordt een ondersteunende/back -uprol toegewezen.[1]

Mercury MSFN -stations

Hoofd artikel: Mercury Control Center
Project Mercurius MSFN -stations
Recreatie van Mercury Control Center

The Manned Space Flight Network (MSFN) stations tijdens Gordon Cooper's 1963 Kwikvlucht waren:

De Bermuda FPS-16-radar was de enige radar op het hele netwerk die track had tijdens de insertie van de capsule in een orbitaal spoor, en was dus van vitaal belang voor de verificatie van de juiste baan.Het volgende station om contact te hebben waren de Canarische eilanden.

De vlucht van Cooper werd 24 uur vertraagd vanwege een storing in het Bermuda FPS-16 Radar's antennegegevenssysteem.De radarset mislukte een Cadfiss -test, waarbij alle stations in het netwerk informatie naar NASA moesten verzenden om ervoor te zorgen dat nauwkeurige informatie kon worden verkregen.Het mislukte deel werd binnen 3 uur vervangen, maar toen de capsulecommunicator om een realistische schatting vroeg, werd hem 24 uur verteld.De missie werd onmiddellijk één dag geschrobd.

Het netwerk breidde zich uit voor Project GeminiDe langere vluchten met Rendez -vous -operaties met twee ruimtevaartuigen.Een beweging in de richting van verhoogde automatisering en verminderde spraakondersteuning voor Gemini maakte een meer gecentraliseerd netwerk mogelijk met minder primaire stations en meer secundaire stations, hoewel die belangrijke faciliteiten beter waren uitgerust.Sommige kwikstations werden gedropt;Velen werden aangevuld met nieuwe hardware.

De Apollo -missies

Het bemande Space Flight Network (MSFN) tijdens de Apollo Era stond ook bekend als de Apollo -netwerk.Uit een NASA -technisch rapport over de geschiedenis van de MSFN:[2]

De technische feiten van het leven waren deze: de radars van de Mercurius- en Gemini-netwerken konden uiteraard geen twee ruimtevaartuigen volgen die de maan op een kwart miljoen kilometer verderop draaien: ook niet de kleine MSFN-telemetrieantennes hopen de telemetrie en spraakberichten in deZwakke signalen komen uit de buurt van de maan.Vertaald in netwerkhardwarentermen, zou Apollo ten minste de volgende wijzigingen in de MSFN vereisen:

  • Een bereik- en bereiksnelheidsvolgsysteem, zoals Grarr of het JPL -bereik- en bereiksnelheidssysteem, zou moeten worden opgenomen om het verre ruimtevaartuig nauwkeurig te volgen terwijl het buiten de radarbereik was.
  • Grote schotelantennes met hoge winsten, zoals de 26-m paraboloïden die in Stadan en de DSN worden gebruikt, zouden aan de MSFN moeten worden toegevoegd om te volgen en te communiceren op maanafstanden.
  • Bestaande MSFN -stations konden de zeer kritische missiefasen niet goed volgen wanneer het ruimtevaartuig in zijn maantraject werd ingebracht en toen het in de smalle terugkeercorridor op de terugreis dook.Het resultaat was dat de MSFN moest worden uitgebreid met schepen, vliegtuigen en extra landlocaties.
  • Kleine paraboloïdale antennes zouden op sommige MSFN-locaties moeten worden toegevoegd om te communiceren met het Apollo-ruimtevaartuig, terwijl het nog steeds onder de horizon was voor de 26-m gerechten (onder ongeveer 16.000 km) maar voorbij het bereik van de Gemini Telemetry-antennes.
  • Het communicatieverkeer tijdens de Apollo -missies zou meerdere keren zijn dat gepland was voor Gemini.NASCOM -lijnen zouden moeten worden uitgebreid.

Om aan deze vereisten te voldoen, gebruikte de MSFN een combinatie van bronnen.EEN Jet Propulsion Laboratory (JPL) Systeem genaamd "Unified S-band", of USB, werd geselecteerd voor Apollo Communications, waardoor tracking, variërend, telemetrie en stem mogelijk waren om allemaal hetzelfde te gebruiken S band zender.Nabij-aarde tracking werd geleverd door het upgraden van dezelfde netwerken die worden gebruikt voor Mercury en Gemini.Nieuwe grote antennes voor de maanfase werden expliciet geconstrueerd voor de MSFN, met Deep Space Network (DSN) Grote antennes die worden gebruikt voor back -up en kritische missiefasen.

DSN -ondersteuning tijdens Apollo

Hoewel normaal gesproken belast met het volgen van niet -beschreven ruimtevaartuigen, de Deep Space Network (DSN) heeft ook bijgedragen aan de communicatie en het volgen van Apollo missies naar de Maan,[3] Hoewel de primaire verantwoordelijkheid bij het Manned Space Flight Network (MSFN) bleef.De DSN ontwierp de MSFN -stations voor maancommunicatie en bood een tweede antenne op elke MSFN -site (de MSFN -sites waren om deze reden in de buurt van de DSN -sites).Twee antennes op elke locatie waren nodig, omdat de bundelbreedtes die de grote antennes vereiste te klein waren om zowel de maan orbiter als de lander tegelijkertijd te omvatten.DSN leverde indien nodig ook enkele grotere antennes, met name voor televisie -uitzendingen uit de maan, en noodcommunicatie zoals Apollo 13.[1]

Van een NASA Rapport beschrijft hoe de DSN en MSFN werkten voor Apollo:[2]

Een andere kritische stap in de evolutie van het Apollo -netwerk kwam in 1965 met de komst van het DSN -vleugelconcept.Oorspronkelijk moest de deelname van DSN 26-m antennes tijdens een Apollo-missie beperkt blijven tot een back-uprol.Dit was een reden waarom de MSFN 26-m locaties werden samengewerkt met de DSN-locaties in Goldstone, Madrid en Canberra.De aanwezigheid van twee, goed gescheiden ruimtevaartuig tijdens maanoperaties stimuleerde echter het heroverweging van het tracking- en communicatieprobleem.Een gedachte was om een dubbel S-Band RF-systeem toe te voegen aan elk van de drie 26-m MSGN-antennes, waardoor de nabijgelegen DSN 26-m antennes nog steeds in een back-uprol achterbleven.Berekeningen toonden echter aan dat een 26-m antennepatroon gecentreerd op de gelande maanmodule een verlies van 9 tot 12 dB zou lijden aan de maanhorizon, waardoor het volgen en gegevensverzameling van de orbiting command-servicemodule moeilijk, misschien onmogelijk is.Het was logisch om zowel de MSFN- als DSN-antennes tegelijkertijd te gebruiken tijdens de allerbelangrijkste maanoperaties.JPL was van nature terughoudend om de doelstellingen van zijn vele onbemande ruimtevaartuigen in gevaar te brengen door drie van zijn DSN -stations voor lange periodes naar de MSFN over te dragen.Hoe kunnen de doelen van zowel Apollo als Deep Space Exploration worden bereikt zonder een derde 26-m antenne te bouwen op elk van de drie locaties of het ondermijnen van planetaire wetenschapsmissies?

De oplossing kwam begin 1965 op een bijeenkomst op het NASA -hoofdkantoor, toen Eberhardt Rechtin suggereerde wat nu bekend staat als het "Wing Concept".De vleugelbenadering omvat het bouwen van een nieuwe sectie of "vleugel" naar het hoofdgebouw op elk van de drie betrokken DSN -locaties.De vleugel zou een MSFN-controlekamer en de benodigde interface-apparatuur omvatten om het volgende te bereiken: 1. Tracking en tweerichtingsgegevensoverdracht met beide ruimtevaartuigen tijdens maanbewerkingen.2. Vermogen volgen en tweerichtingsgegevensoverdracht met het gecombineerde ruimtevaartuig tijdens de vlucht naar de maan 3. Zorg voor een back-up voor het gepasseerde MSFN-site passieve spoor (ruimtevaartuig naar grond RF-links) van het Apollo-ruimtevaartuig tijdens trans-taalfasen.Met deze regeling kan het DSN-station snel worden overgeschakeld van een diepe space-missie naar Apollo en weer terug.GSFC -personeel zou de MSFN -apparatuur volledig onafhankelijk van DSN -personeel bedienen.Diepe ruimtemissies zouden bijna niet zo veel worden aangetast als wanneer de apparatuur en het personeel van het hele station enkele weken naar Apollo werd overgedragen.

De details van deze samenwerking en werking zijn beschikbaar in een technisch rapport van twee volumes van JPL.[4] [5]

Huidige communicatie met aarde-orbiting ruimtevaartuigen

Vanaf 20 februari 2010, drie verschillende NASA -netwerken worden gebruikt - de Deep Space Network (DSN), de Nabij Earth Network (Nen) en het ruimtetoekje/Tracking- en gegevensrelais -satellietsysteem (TDRSS).De DSN, zoals de naam al aangeeft, volgt sondes in diepe ruimte (meer dan 10.000 mijl (16.000 km) van de aarde), terwijl Nen en TDRS's worden gebruikt om te communiceren met satellieten in een lage aardbit.TDRSS gebruikt een netwerk van 10 geostationair Communicatiesatellieten en een enkel grondstation op Witte zandtestfaciliteit.[1]

Na Apollo, de MSFN had niet langer de grote antennes nodig die waren gebruikt voor maancommunicatie, die uiteindelijk werden overgedragen aan de DSN.In 1985, de antenne bij Honeysuckle Creek Tracking Station werd verplaatst naar de Canberra Deep Space Communication Complex (CDSCC) DSN -site en de antenne in Fresnedillas werd verplaatst naar de bestaande Robledo DSN -locatie.De Goldstone Deep Space Communications Complex Antenne bevindt zich nog op de oorspronkelijke locatie.[3]

Zie ook

Referenties

  1. ^ a b c d Soumyajit Mandal. "Engineering Apollo, Interview Report: Deep Space Network -ondersteuning voor de Apollo -missies" (PDF). Gearchiveerd van het origineel (PDF) op 4 september 2006. Opgehaald 2 juli, 2008.
  2. ^ a b William R. Corliss (1974).NASA Technical Report CR 140390, Histories of the Space Tracking and Data Acquisition Network (Stadan), The Manned Space Flight Network (MSFN) en het NASA Communications Network (NASCOM) (rapport). NASA. HDL:2060/19750002909. 100 MB PDF -bestand.Expliciet niet-copyrighted.
  3. ^ a b "DSN History: het Apollo -programma en het Deep Space Network". Jet Propulsion Laboratory. Gearchiveerd van het origineel Op 26 februari 2008. Opgehaald 3 juli, 2008.
  4. ^ Flanagan, F. M.;Goodwin, P. S.;Renzetti, N. A. "Technisch rapport JPL-TM-33-452-VOL-1 of NASA-CR-116801: Deep Space Network-ondersteuning van het bemande ruimtevluchtnetwerk voor Apollo, 1962-1968, Deel 1". NASA.
  5. ^ Flanagan, F. M.;Goodwin, P. S.;Renzetti, N. A. "Technisch rapport JPL-TM-33-452-VOL-2 of NASA-CR-118325: Deep Space Network-ondersteuning van het bemande ruimtevluchtnetwerk voor Apollo, Volume 2". NASA.

Externe links