追跡およびデータ中継衛星

2019年3月現在のTDRSの所在地
TDRS-K の打ち上げにより、次世代宇宙船の開発と配備を通じた艦隊の補充が始まります。
この視覚化は、TDRS 以前の典型的な宇宙船 (NIMBUS-7) が地上とどのように通信していたかを示すことから始まります。
TDRS 衛星が顧客の衛星と通信している様子を示す視覚化。

追跡・データ中継衛星（TDRS ）は通信衛星の一種で、 NASAやその他の米国政府機関が人工衛星、気球、航空機、国際宇宙ステーション、アムンゼン・スコット南極基地のような遠隔基地などの独立した「ユーザープラットフォーム」との通信に使用している追跡・データ中継衛星システム（TDRSS）の一部である。このシステムは、これまでNASAの有人飛行ミッションや低軌道の無人衛星のすべてを支えてきた、既存の世界規模の地上局ネットワークを置き換えるように設計された。システム設計の主な目的は、これらの宇宙船が地上と通信する時間を延長し、転送できるデータの量を向上させることだった。これらのTDRSS衛星はすべて、地表から35,786km（22,236マイル）上空の静止軌道に打ち上げられ、そこで機能するように設計・製造されている。

最初の7機のTDRSS衛星はTRW社によって製造された。それ以降の3機はボーイング社の衛星システム部門で製造された。13機の衛星が打ち上げられたが、チャレンジャー号の事故で1機が破壊された。TDRS-1は2009年10月に退役した。[1] TDRS-4は2011年12月に退役した。現在10機のTDRSS衛星が運用されている。[2]すべてのTDRSS衛星はNASAゴダード宇宙飛行センターによって管理されている。[3] TDRSバージョンLおよびKの契約は2007年12月20日にボーイング社に交付された。[4] 2011年11月30日、NASAは第3世代のTDRS衛星であるTDRS Mを追加発注する決定を発表した。[5]

NASAは2022年にTDRSシステムを段階的に廃止し、衛星中継サービスを商用プロバイダーに委託すると発表した。[6] 2024年には、TDRS衛星はおそらく10年以上運用を継続する一方で、すべての新しい軌道ミッションは民間が運営する衛星ネットワークを介して通信すると発表した。[7]

オペレーション

最初の追跡・データ中継衛星は1983年、スペースシャトルチャレンジャー号の初飛行であるSTS-6で打ち上げられた。チャレンジャー号の軌道から最終的な静止軌道に衛星を運ぶはずだったボーイング社製の慣性上段ロケットが故障し、TDRSを正しい軌道に乗せることができなかった。その結果、衛星に搭載されたロケットスラスタを使って正しい軌道に移動するよう命令する必要があった。この燃料消費により静止軌道にとどまる能力が低下した。1997年後半には軌道は衛星から南極点が見える地点まで変わり、1998年1月にはアムンゼン・スコット南極点基地にアップリンク/ダウンリンク局が設置された。 [8] TDRS-1は2009年まで南極研究のための重要な通信アップリンクであった。

2基目の追跡・データ中継衛星は、 1986年1月のSTS-51-Lミッションにおいて、打ち上げ直後にチャレンジャー号と共に破壊されました。その後TRW社製の5基のTDRSS衛星は、他のスペースシャトルで打ち上げられました。その後、ボーイング社製の3基の衛星が2000年と2002年にアトラスロケットで打ち上げられました。NASAのプレスリリース[9]では、システム全体の能力が次のように要約されています。

「TDRS-1 は単独で動作し、1983 年 9 月のシャトル ミッションをサポートするために、これまでのすべてのシャトル ミッションで NASA 追跡局のネットワーク全体が提供した範囲よりも広い通信範囲を提供しました。」

第一世代のTDRSは2015年に退役する予定である。[5]

TDRSS接地端子

2つのTDRSS衛星地上端末は、ラスクルーセス地域のNASAホワイトサンズコンプレックスに設置されている。追跡衛星およびデータ中継衛星との間で送受信されるすべての無線コマンドと受信テレメトリは、ホワイトサンズコンプレックスのこれらの端末を経由する。当初、TDRSS用の大型地上端末システムは1つだけが設計・構築された。しかし、数年後、利用者の需要増加により、NASAは約5キロメートル（3.1マイル）離れた場所に2つ目の地上端末システムの設計・構築を命じた。そのため、現在ではホワイトサンズコンプレックスと呼ばれる、機能的に同一で冗長性のある衛星地上端末が2つあることになる。インド洋上空では立ち入り禁止区域のため利用者によるサポートが受けられないため、TDRSをサポートするためにグアムに地上端末が建設された。[2]

二辺測距トランスポンダーシステム

双辺測距トランスポンダーシステム（BRTS）は、TDRS宇宙船の追跡支援を提供します。BRTSは、ホワイトサンズ・ミサイル実験場（WSC）、グアム（GRGT）、アセンション島（ACN）、オーストラリアのアリススプリングス（ALS）の4つのサイトで構成されています。[10]

デザイン

スティーブン F. ウドバー ハジー センターに展示されている第 1 世代の TDRS 衛星。スペース シャトルディスカバリーの上に設置されています。

TDRSS衛星の通信システムは、複数のミッションを同時にサポートできるように設計されました。各衛星は、Sバンド、Kuバンド（第1世代のみ）、Kaバンド（第2世代のみ）の電子通信システムハードウェアを搭載しており、それぞれ異なる搬送周波数で動作し、様々なデータレートをサポートしています。[11]ボーイング社製の新型衛星は、TRW社製の旧型衛星よりも多くの通信をサポートできます。

TDRSのさまざまなバージョン

セクション出典：NASA TDRSS公式サイト[12]
能力1世代目第2世代第3世代
ソーラーパネル222
シングルアクセスアンテナ222
Sバンドはいはいはい
Kuバンドはいはいはい
Kaバンドいいえはいはい
マルチアクセスアンテナ
要素を受け取る303232
送信要素121515
ビームフォーミング機内で地面
Sバンドはいはいはい
全方向アンテナ
Sバンドはいはいはい
宇宙対地アンテナ2.0メートル2.4メートル
Sバンドはいはいはい

発売履歴

サブセクションソース: NSSDCマスターカタログ表示: 宇宙船

注：TDRSS衛星は製造工程中は文字による指定が付与されますが、正しい静止軌道への投入に成功すると番号が付与されます（例：開発中および軌道上受入れ前はTDRS-A、軌道上受入れ後運用開始後はTDRS-1）。したがって、打ち上げ失敗や重大な故障で失われた衛星には番号が付与されません。

TDRSの背景

出典：NASA：TDRS A衛星[14]

TDRS-Aは、TDRSS複数衛星追跡システムの最初のシステムです。このシステムは、通信衛星技術を活用し、衛星追跡とテレメトリ運用の改善と効率化を実現するというコンセプトです。ベースとなる3基の静止衛星（1基はスタンバイ）は、衛星からのデータを追尾・受信し、地上局へ中継します。2基の主運用衛星は、軌道上で少なくとも経度130度離れています。

1つのシステムは遠地点高度2000km未満の衛星（ほとんどの衛星）の追跡に使用され、もう1つのシステムは遠地点高度がより高い衛星の追跡に使用されます。当初の計画では、 2150MHz（±150MHz）付近と14.3GHz（±0.9GHz）付近の動作周波数を使用する予定でした。

TDRSSは当初、遠地点高度12,000km未満の衛星をサポートすることを目的としていました。地上のテレメトリステーションはTDRSS機器と互換性があるため、TDRSSに搭載される宇宙船には1つの通信システムのみが必要です。

参照

ウィキメディア コモンズには、追跡およびデータ中継衛星システムに関連するメディアがあります。

参考文献

  1. ^ 「速報 | NASA、追跡衛星群の『女王』を引退」Spaceflight Now . 2014年2月5日閲覧。
  2. ^ ab 「追跡・データ中継衛星（TDRS）| NASA」Spacecomm.nasa.gov. 2019年10月22日. 2019年10月22日閲覧。
  3. ^ 「NASA​​ – トップストーリー – TDRS 20周年 – 2003年4月3日」。Nasa.gov 。 2014年2月5日閲覧。
  4. ^ 「ボーイング社、NASA向け追跡・データ中継衛星を建造へ」ロイター通信、2007年12月20日。 2014年2月5日閲覧。
  5. ^ ab 「NASA​​、TDRS-M衛星の契約オプションを行使、この決定により数百人の雇用が維持される」NASA、2011年11月30日。 2011年12月12日閲覧。
  6. ^ 「NASA​​の次世代通信ネットワーク構築に企業が競う - IEEE Spectrum」spectrum.ieee.org . 2024年10月17日閲覧。
  7. ^ “NASA、商業セクターを受け入れ、レガシーリレー艦隊を打上げへ - NASA”. 2024年10月16日. 2024年10月17日閲覧。
  8. ^ 「TDRSの歴史」2009年4月10日。
  9. ^ 「NASA​​ – パイオニアNASA宇宙船、20年間の運用を祝う」Nasa.gov . 2014年2月5日閲覧。
  10. ^ 宇宙ネットワーク地上セグメント維持（SGSS）ミッションシステム要件文書（MSRD）。セクション3.5。NASA/GSFC：2008年11月21日
  11. ^ 「NASA​​ゴダードT​​DRS無線周波数システム（Adobe Acrobat Readerが必要）」（PDF） Nasa.gov 。 2014年2月5日閲覧。
  12. ^ “Tracking and Data Relay Satellite (TDRS) | NASA”. Spacecomm.nasa.gov. 2013年11月13日. 2009年3月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年2月5日閲覧。
  13. ^ “TDRS 11, 12, 13 (TDRS K, L, M)”. Space.skyrocket.de . 2017年8月18日閲覧。
  14. ^ 「NASA​​ – NSSDC – 宇宙船 – 詳細」Nssdc.gsfc.nasa.gov. 2013年8月16日. 2014年2月5日閲覧。

注記

  • NASAゴダード宇宙飛行センターTDRS K/L公式ページ
  • NASAゴダード宇宙飛行センター宇宙ネットワーク公式ページ
  • NASAのTDRSSプログラム概要ページ
  • ボーイング第2世代
  • ボーイング第3世代
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