追跡・データ中継衛星
アメリカの通信衛星

2019年3月時点のTDRSの位置
TDRS-Kの打ち上げにより、次世代宇宙船の開発と展開を通じて、艦隊の補充が開始されます。
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ました。その後の3つのバージョンは、ボーイング社の衛星システム部門によって製造されました。13機の衛星が打ち上げられましたが、1機はチャレンジャー号の事故で破壊されました。TDRS-1は2009年10月に退役しました。[1] TDRS-4は2011年12月に退役しました。現在、10機のTDRSS衛星が運用されています。[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ます。[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授与されました。[4] 2011年11月30日、NASAは第3世代TDRS衛星であるTDRS Mを追加発注することを決定したと発表しました。[5]

2022年、NASAは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引き渡すことを発表しました。[6] 2024年には、TDRS衛星はおそらく10年以上運用を続けるものの、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ました。[7]

運用

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ミッション中に、打ち上げ直後にチャレンジャー号とともに破壊されました。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。ボーイング社製の後続の3基の衛星は、 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]は、システム全体の機能を次のように要約しています。

「TDRS-1は単独で動作し、1983年9月のシャトルミッションを支援するために、NASAの追跡局ネットワーク全体がこれまでのすべてのシャトルミッションで提供していたよりも広い通信範囲を提供しました。」

第1世代のTDRSは2015年に退役する予定です。[5]

TDRSS地上端末

2つのTDRSS衛星地上端末は、ラスクルーセス地域にあるNASAホワイトサンズ・コンプレックスに設置されています。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します。当初、TDRSS用の大型地上端末システムは1つだけ設計・構築されました。しかし、数年後、ユーザーの需要の増加により、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と構築を命じました。そのため、現在では機能的に同一で冗長性のある2つの衛星地上端末があり、ホワイトサンズ・コンプレックスとして知られています。インド洋上空では立ち入り禁止区域のためユーザーサポートがないため、TDRSをサポートするためにグアムに地上端末が建設されました。[2]

双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つの拠点で構成されています。[10]

設計

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TDRS衛星。スペースシャトル・ディスカバリー号の上空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す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、異なる搬送周波数で動作し、さまざまなデータレートもサポートしています。[11]新しいボーイング社の衛星は、古いTRW社製の衛星よりも多くの通信をサポートできます。

TDRSの異なるバージョン

セクション出典：NASA TDRSS公式サイト[12]
能力 第1世代 第2世代 第3世代
太陽電池パネル 2 2 2
シングルアクセスアンテナ 2 2 2
Kaバンド あり あり あり
編集セクション：TDRSの様々なバージョン あり あり あり
ケープカナベラル なし あり あり
マルチアクセスアンテナ
受信素子 30 32 32
送信素子 12 15 15
ビームフォーミング 搭載 地上
Kaバンド あり あり あり
全方向アンテナ
Kaバンド あり あり あり
宇宙対地アンテナ 2.0m 2.4m
Kaバンド あり あり あり

打ち上げ履歴

サブセクション情報源：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で指定されますが、正しい静止軌道に到達すると番号で参照されます（例：開発中および軌道上での承認前はTDRS-A、軌道上で承認され運用開始後はTDRS-1）。したがって、打ち上げ失敗で失われた衛星や重大な故障が発生した衛星には番号が付けられません。

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ものです。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を改善・効率化する概念です。基本となる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跡・受信し、地上局に中継します。2基の主要な運用衛星は、軌道上で少なくとも130度の経度で離れています。

1つのシステムは遠地点高度が2000km未満の衛星（衛星の大部分）の追跡に使用され、もう1つは遠地点高度が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。

参照

ウィキメディア・コモンズには、追跡・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』を退役」Spaceflight Now 。 2014年2月5日閲覧。
  2. ^ 「追跡・データ中継衛星（TDRS）| NASA」Spacecomm.nasa.gov。2019年10月22日閲覧。 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、NASAの追跡・データ中継衛星を製造へ」ロイター通信。2007年12月20日。2014年2月5日閲覧。
  5. ^ 「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、レガシー中継艦隊を飛行させる - 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​​ゴダード宇宙基地TDRS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. ^ 「追跡・データ中継衛星（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からアーカイブ。 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 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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