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TDRS通信卫星
来源:     日期:2019-11-03 00:19    字体:【】【】【

  TDRS通信卫星开始的7颗卫星由TRW公司制造,而TDRS 8(H)、TDRS 9(I)和TDRS 10(J)则由波音公司制造,使用HS 601卫星主体设计。TDRS系统(TDRSS)包括三颗卫星,还要加上轨道备用星,在TDRS-L之前,已有十一颗发射升空,其中仍有八颗工作正常。这个系列的卫星用于在航天器、火箭与控制者间进行中继通信,包括科学数据、遥测和导航数据,以及指令,TDRSS支持过的任务包括航天飞机、哈勃太空望远镜、国际空间站等等。

  TDRS通信卫星开始的7颗卫星由TRW公司制造,而TDRS 8(H)、TDRS 9(I)和TDRS 10(J)则由波音公司制造,使用HS 601卫星主体设计。每颗卫星有两个直径为5米(16.4英尺)的可控反射器,能够同时发送和接收S波段和Ku波段或Ka波段。一些比较新的卫星能够接收300兆有效载荷,能够接收Ka波段速率高达800兆位/秒的数据。

  跟踪和数据中继卫星系统是NASA空间对地面通信的中枢,由航天飞机和卫星提供连续的声音、电视、数字和模拟数据通信。

  TDRS主要由位于新墨西哥州白沙的一个地面站进行控制,另一个控制站位于关岛,用于当卫星脱离主站跟踪范围时的控制。

  TRW公司一共制造了七颗第一代TDRS卫星,全部由美国航天飞机通过惯性上面级进行部署,以送入对地静止轨道。每颗卫星质量在5000磅,提供C波段、Ku波段和S波段的通信(但是其中的TDRS-7卫星缺少C波段载荷),目前还有四颗第一代TDRS在轨服役。除了TDRS-B未能成功入轨外,其它的TDRS卫星都超过了其设计寿命。

  TDRS-L是波音公司制造的第五颗将加入NASA通讯中继网络的卫星,通过该网络,NASA有效支持国际空间站、地球气候变化研究以及利用哈勃望远镜进行深空探测等关键任务的开展。TDRS-L卫星可在地球、国际空间站以及其它空间资产之间来回转播信号。

  TDRS-L卫星与NASA通讯网络中的其它四颗波音公司制造的TDRS卫星关联在一起。它是当前三颗最为先进的卫星中的第二颗,第三颗先进的卫星——TDRS-M 将于2015年发射升空。

  TDRS-1在发射前名为TDRS-A,由挑战者号航天飞机在1983年4月的首次飞行(STS-6任务)中部署,但是惯性上面级失灵,导致卫星入轨高度低于目标轨道,在使用了姿态控制和位置保持推进器后,TDRS-1终于升入了预定轨道,在服役几十年后,该卫星于2009年退役,并于2010年脱轨,结束了它长达27年的轨道任务。

  1985年2月15日,挑战者号航天飞机准备在STS-51E任务中部署第二颗TDRS卫星-TDRS-B,但是当航天飞机到达39A发射工位时,卫星却出了问题,需要返回装配设施进行处理,所以STS-51E任务被迫取消。问题解决后,TDRS-B准备于挑战者号航天飞机的第十次任务(STS-51L)中发射升空。1986年1月28日是悲剧的一天,挑战者号在起飞后不久便解体被毁,七位航天员遇难,TDRS-B也因之被毁。就像美国的静止环境观测卫星(GOES)项目和其它一些项目那样,TDRS的卫星在发射入轨后会换把字母换成数字,比如GOES-F后来成为了GOES-6,GOES-G入轨失败,所以没有更换编号,GOES-H后来成为了GOES-7等等。如果TDRS-B成功入轨,它的编号将是TDRS-2,但是因为它的被毁,这个序列号永远不会被分配了。

  1988年9月,美国航天飞机重新开始工作,在发现号航天飞机任务STS-26中,成功部署了主载荷:第三颗TDRS卫星-TDRS-C。直至今日,TDRS-3依然作为一颗备用星位于轨道之中,此外,由于其高倾角,南极可见其一部分轨道,所以该卫星也用于美国阿蒙森-史考特南极站的中继通信。

  1989年3月,发现号航天飞机任务STS-29中,部署了TDRS-D/TDRS-4,在服役了22年后(超过设计寿命两倍以上),这颗卫星于2011年11月因电池问题退役,并于前年春天脱轨。

  1991年8月,亚特兰蒂斯号航天飞机任务STS-43中部署了TDRS-E/TDRS-5,直至目前,该卫星依然作为一颗备份星在工作。

  1993年1月,第一代TDRS中的第六颗TDRS-F/TDRS-6由奋进号航天飞机在STS-54任务中部署入轨,这颗卫星现在也处于备份星状态。

  由于损失了TDRS-B,所以制造了一颗替换卫星TDRS-G,也就是后来的轨道上的TDRS-7,1995年7月,该卫星由发现号航天飞机在STS-70任务中部署入轨,同时,它也是最后一颗由航天飞机部署的TDRS卫星。目前该卫星是第一代TDRS中唯一一颗仍用于完全任务的卫星,而非备份任务。

  在第一代TDRS卫星后,休斯公司航天与通信分部(后来波音公司的一部分)开始生产三颗第二代TDRS卫星,用于增强和替换那些第一代的产品。基于HS-601卫星总线)的第二代TDRS质量为7050磅,设计寿命11年,携带Ku波段、Ka波段和S波段的转发器。

  第二代的TDRS由国际发射服务公司使用阿特拉斯IIA型火箭,从美国卡纳维拉尔角空军基地36A发射工位发射升空。

  2000年6月,TDRS-H/TDRS-8发射升空,在它的任务早期,受困于阵列天线问题,使性能下降,结果它成了一颗备用星,而TDRS-7保持运行。

  由于TDRS-8出了这种问题,所以TDRS-I和TDRS-J被迫进行改进,以克服该问题,当改进完成后,2002年3月,TDRS-I/TDRS-9首先升空,同年12月,TDRS-J/TDRS-10也发射升空,目前这两颗星都处于主TDRSS系统的工作序列中。

  与第一代TDRS卫星采用惯性上面级入轨不同的是,第二代TDRS需要一部R-4D发动机来提升近地点。由于TDRS-9的一个推进剂贮箱在轨压力失常,影响了该卫星的轨道机动,工程师们发明了一种方法,利用其它推进剂贮箱的压力系统来加压这个失败的贮箱,该卫星在发射7个月后才终于进入了任务轨道。

  2013年1月30日发射的TDRS-K入轨后将被命名为TDRS-11,它也是第三代TDRS卫星中第一颗发射升空的,所有第三代TDRS卫星由波音公司基于该公司BSS-601HP总线制造。TDRS-K质量为7614磅,设计寿命15年,采用镍氢电池太阳能电池板供电,其太阳能电池板展开后有69英尺长,可以产生2850瓦至3220瓦之间的电力。TDRS-K携带有Ku波段Ka波段S波段的转发器,通过一部专用S波段天线提供多用户服务,可以同时支持多达五颗卫星的工作,在全部三个波段下,通过两个方向天线可提供单用户服务,其中作为单用户服务的Ku波段和Ka波段可以提供更高的数据传输率,其中Ka波段达到800兆比特每秒。

  原来采购的两颗第三代TDRS卫星,成本在7.15亿美元,其中包括改装卫星地面站的费用,在2011年11月,NASA行使了一个合同选择权,制造TDRS-M,另一个TDRS-N的选择权尚未行使,每个行使权的TDRS卫星耗资2.89亿美元。

  在给定时间内的通信情况下,三颗TDRS卫星分为TDRS东、TDRS西和TDRS-Z,其余是备份星,目前TDRS-9是作为TDRS东在西经41度,TDRS-10作为TDRS西在西经141度,TDRS-7作为TDRS-Z在东经85度,TDRS-Z用于填补TDRS东和TDRS西之间的空白区域,TDRS-3、TDRS-5、TDRS-6、TDRS-8目前是备用星。

  2014年1月24日晚9点33分,TDRS-L卫星由联合发射同盟的“宇宙神”-5火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空。1小时54分钟后,波音公司任务控制中心的管控人员与TDRS-L卫星进行了首次联系。到达最终轨道后,TDRS-L卫星需进行大约3个月的测试和校准,才能够移交给NASA执行任务。

  TDRS-M卫星旨在加入已经在太空中的其他TDRS卫星,这些卫星组成了NASA“太空通讯网络”的一部分。这些探测对于帮助该机构与其在轨道上的各种航天器进行通信至关重要,例如哈勃太空望远镜和国际空间站。

  TDRS卫星有助于提供近乎全天候的通信:它们位于在距地球35405公里(22000英里)的地球同步轨道内。一旦TDRS-M卫星

  2017年7月,美国宇航局(NASA)决定推迟发射一颗通信卫星,因其天线损坏。这颗通信卫星为一颗“跟踪与数据中继卫星”-M(TDRS-M)。美国航天联合发射联盟(ULA)公司的“阿特拉斯5”(AtlasV)运载火箭原计划将于8月3日从佛罗里达州卡纳维尔角空军基地搭载TDRS-M卫星发射升空。

  但现在,NASA、ULA和卫星制造商波音公司正试图宣布将推迟卫星的发射时间,以留出足够的时间更换卫星天线。

  2017年8月18日上午8时29分,美国肯尼迪火箭发射中心成功发射擎天神五号运载火箭(Atlas V rocket),将一颗新型通讯卫星送入太空,标志着美国宇航局(NASA)完成第三代跟踪和数据中继卫星群(TDRSS)的构建。

  美国宇航局官方宣布,联合发射联盟公司(ULA)的火箭载着NASA最新研发的名为TDRS-M的通讯卫星发射升空。该卫星与NASA的另9颗通信卫星构成第三代跟踪和数据中继卫星“星群”。按照计划,该卫星将进入距地球表面2.2万英里的地球同步轨道。

  不仅如此,通讯卫星群与地面站还将构成“太空网络”(Sapce Network)。对此,美国宇航局负责空间通信和导航的副署长巴德里·尤尼斯(Badri Younes)指出,这颗通讯卫星的成功发射将成为NASA构建“太空网络”的关键一步。

  据知,这颗卫星由美国波音公司建造,主要负责收集来自中低轨道的航天器信号,并将这些信号传回地球的控制与数据收集站,有助于哈勃太空望远镜、国际空间站以及其他地球观测卫星的信息收集。

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