Tracking and Data Relay Satellite

Satelit Pelacakan dan Data Relay atau Tracking and Data Relay Satellite (TDRS) adalah jenis satelit komunikasi yang merupakan bagian dari Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) yang digunakan oleh NASA dan badan-badan pemerintah Amerika Serikat lainnya untuk komunikasi ke dan dari "Platform Pengguna" independen seperti satelit, balon, pesawat terbang, dan Stasiun Luar Angkasa Internasional. Sistem ini dirancang untuk menggantikan jaringan dari stasiun bumi di seluruh dunia yang sudah ada yang telah mendukung semua misi penerbangan berawak NASA dan satelit tak berawak di orbit rendah Bumi. Tujuan desain sistem utama adalah untuk meningkatkan jumlah waktu yang pesawat ruang angkasa ini adalah dalam komunikasi dengan tanah dan meningkatkan jumlah data yang dapat ditransfer. Satelit TDRSS dirancang dan dibangun untuk diluncurkan ke dan fungsi dalam orbit geosynchronous, 35.786 km (22.236 mil) di atas permukaan bumi.

Lokasi TDRS per Maret 2019

Tujuh satelit TDRSS dibangun oleh perusahaan TRW. Tiga versi telah dibuat oleh korporasi divisi Sistem Satelit Boeing. Sepuluh satelit telah diluncurkan, namun, satu hancur dalam kegagalan peluncuran (bencana Challenger). TDRS-1 dihentikan pada bulan Oktober 2009. TDRS-4 dihentikan pada bulan Desember 2011. Tujuh satelit TDRSS masih dalam pelayanan. Semua satelit TDRSS telah dikelola oleh NASA Goddard Space Flight Center. Kontrak untuk versi TDRS L & K diberikan kepada Boeing pada tanggal 20 Desember 2007. pada tanggal 30 November 2011, NASA mengumumkan keputusan untuk memesan TDRS satelit generasi ketiga tambahan, TDRS M.

Lokasi TDRS per 26 Mei 2020

Sejarah

Diagram rangkaian pertukaran dalam sistem TDRS antara satelit yang menggunakan sistem (Hubble, Stasiun Luar Angkasa Internasional, dll) dan instalasi darat.

Sistem telekomunikasi luar angkasa TDRS diciptakan pada tahun 1970an untuk memenuhi kebutuhan komunikasi yang semakin meningkat antar pesawat ruang angkasa Bumi (khususnya Pesawat Ulang-alik Amerika ) serta untuk mengurangi biaya sistem yang ada. Yang terakhir ini didasarkan pada sekitar lima puluh stasiun bumi yang memungkinkan komunikasi dipertahankan hanya pada 15% orbit. Perancangan sistem baru ini dimulai pada tahun 1973 dan membutuhkan waktu 10 tahun untuk meluncurkan satelit operasional pertama. Pembangunan satelit dan stasiun bumi serta pengelolaan jaringan telekomunikasi TDRS pada awalnya dipercayakan untuk jangka waktu 10 tahun kepada perusahaan Spacecom, perusahaan patungan dari perusahaan Western Union Communications , Fairchild Industries , dan Continental Telephone Company . Rencananya, NASA akan membeli layanan komunikasi dari perusahaan tersebut. Repeater C-band dipasang pada enam satelit TDRS generasi pertama untuk menyediakan layanan klasik satelit telekomunikasi, yaitu hubungan antara stasiun bumi perusahaan tetap .

Jaringan yang dibuat didasarkan pada dua satelit yang ditempatkan pada orbit geosynchronous pada garis bujur 41 dan 171° BB di atas Samudera Pasifik dan Samudera Atlantik dengan satelit cadangan ditempatkan pada orbit untuk mengkompensasi kegagalan salah satu dari dua satelit yang beroperasi. Orbitnya sengaja tidak distabilkan pada arah utara-selatan. Akibatnya, kemiringan orbitnya mencapai 16°, yang memungkinkannya mencakup wilayah kutub (khususnya kutub selatan). Konfigurasi dua satelit memastikan cakupan 85% orbit rendah dengan kecepatan transfer data maksimum 300 megabit per detik. Lokasi stasiun bumi sistem dipilih agar kedua satelit dapat terlihat secara bersamaan. Lokasi yang dipilih, terletak di White Sands ( New Mexico ), mendapat manfaat dari 350 hari sinar matahari per tahun dan hampir tidak adanya curah hujan. Terminal Darat White Sands (WGST) memiliki antena parabola yang digunakan untuk komunikasi dengan dua satelit serta peralatan untuk menyediakan komunikasi dua arah dengan pengguna akhir termasuk NASA. Satelit TDRS pertama ditempatkan pada tanggal 7 April 1983 1 .

Manufaktur dan penyebaran satelit TDRS generasi pertama

Satelit TDRS generasi pertama yang dipamerkan di Steven F. Udvar-Hazy Center, ditempatkan di atas Pesawat Ulang-alik Discovery.

TDRS gen1

Enam satelit (TDRS A hingga F) dibangun oleh TRW . Berdasarkan konvensi, setelah ditempatkan di orbit, satelit diganti namanya dengan akhiran numerik (TDRS A menjadi TDRS 1). Satelit TDRS generasi pertama ini ditempatkan di orbit oleh Pesawat Luar Angkasa Amerika sesuai dengan kebijakan luar angkasa pada saat itu yang memerlukan penggantian peluncur konvensional dengan Pesawat Luar Angkasa. Yang terakhir hanya dapat membawa satelit ke orbit rendah dan dilepaskan dari tempat muatan pesawat ulang-alik yang digabungkan ke tahap propelan padat IUS yang bertanggung jawab untuk menempatkan satelit pada orbit geostasionernya. Satelit TDRS-B kedua hilang pada tahun 1986 setelah hancurnya Space Shuttle Challenger dalam penerbangan . Satelit ini digantikan oleh satelit ketujuh (TDRS G), satelit terakhir dalam seri yang diluncurkan pada 13 Juli 1995 2 .

Pengelolaan sistem TDRS ke NASA dan pembangunan stasiun bumi kedua

Karena berbagai alasan, pada awal tahun 1990-an, ketika sistem tersebut telah beroperasi selama beberapa tahun, pengguna NASA dianggap lebih memilih badan antariksa untuk menjadi pemilik satelit dan memastikan kendali dan pengelolaannya. Pengelolaan sistem tersebut dipercayakan kepada Goddard Space Flight Center milik NASA yang hingga saat ini hanya mengelola sistem tersebut. Stasiun bumi kedua yang disebut STGT ( Terminal Tanah TDRS Kedua ) dibangun 5 kilometer dari stasiun bumi pertama (WSGT) dan dilengkapi dengan komputer generasi terbaru dan perangkat komunikasi yang dipasok oleh General Electric . Kedua stasiun bumi dihubungkan oleh serat optik. Pusat kendali dipindahkan ke STGT yang juga memiliki tiga antena: SGLT-1, 2 dan 3 (masing-masing memastikan hubungan dengan satelit TDRS). STGT diresmikan pada bulan Desember 1994. WSGT dilengkapi dengan tiga antena lainnya (SGLT-4, 5 dan 6) sehingga totalnya menjadi enam, sehingga memungkinkan untuk mengatur komunikasi dengan enam satelit yang penyebarannya berakhir pada Juli 1995 dengan peluncuran TDRS-G 1 .

Generasi kedua

Antena TDRS stasiun bumi di pulau Guam (Samudera Pasifik).

Satelit TDRS-M generasi ketiga dalam posisi disimpan sebelum diluncurkan. Bersamaan dengan peresmian stasiun bumi STGT, NASA mempercayakan pembangunan tiga satelit baru kepada perusahaan Boeing (TDRS H, I dan J). Satelit generasi kedua ini memiliki kemampuan generasi pertama yang ditambahkan mode komunikasi antar satelit tambahan pada pita Ka, lebih efisien dibandingkan pita Ku. Ketiga satelit tersebut ditempatkan di orbit antara tahun 2000 dan 2002 dengan roket Atlas IIA 1 .

Perluasan sistem

Pada tahun 2002, jenis layanan baru yang memerlukan laju aliran rendah diberlakukan. DAS ( Sistem Akses Permintaan ) memungkinkan satelit untuk mengirimkan melalui sistem TDRS kapan saja informasi tentang operasinya atau pesan peringatan yang memungkinkan, misalnya, observatorium terestrial untuk diarahkan ke objek langit setelah deteksi fenomena sementara oleh observatorium luar angkasa ( ledakan gamma , dll.) 1 .

Untuk memenuhi kebutuhan yang terus meningkat, stasiun bumi baru (GRS) didirikan di pulau Guam ( Samudra Pasifik ) dan mulai beroperasi pada bulan Juli 1998. Stasiun ini awalnya dilengkapi dengan dua antena parabola berdiameter 20 meter yang membentuk sistem penerimaan SGLT-6 yang berasal dari WSC yang sistem penerimaan SGLT-7 ditambahkan pada awal tahun 2000an. Terkait dengan dua satelit (TDRS-7 dan 8) yang ditempatkan di orbit di atas Samudera Hindia, stasiun ini memungkinkan cakupan orbit rendah ditingkatkan dari 85 menjadi 100%, menghilangkan zona eksklusi (ZOE) yang ada sejak penciptaan. sistem. Satelit TDRS pertama ditarik dari layanan pada tanggal 21 Oktober 2009. Pada tanggal 9 Desember 2011 giliran TDRS-4 setelah kerusakan baterai. Kedua satelit tersebut dipersiapkan untuk dormansi (pelepasan propelan, penonaktifan baterai, dll) dan ditempatkan pada orbit pembuangan. Stasiun bumi baru (BPRS) dibuat di Blossom Point ( Maryland ) bekerja sama dengan Angkatan Laut Amerika Serikat dan Laboratorium Penelitian Angkatan Laut . Dilengkapi juga dengan dua antena parabola berdiameter 20 meter yang membentuk sistem penerimaan SGLT-8. Dua stasiun bumi lainnya diciptakan untuk menangani situasi darurat: ETGT ( Extented TDRS Ground Terminal ) yang berlokasi dekat WSGT di White Sands dan ATF ( Fasilitas TDRS Australia ) di Yatharagga di Australia Barat 1 .

Generasi ketiga

Kontrak pembangunan dua satelit baru (TDRS K dan L) diberikan kepada perusahaan Boeing diDesember 2007dengan opsi untuk dua satelit lainnya. Hanya opsi satelit ketiga (TDRS M) yang akan dilaksanakan oleh NASA. Kontrak yang diberikan NASA mencakup modernisasi stasiun bumi. Satelit generasi ketiga ini memiliki muatan yang sama dengan satelit sebelumnya namun menggunakan platform yang lebih modern . Ketiga satelit tersebut ditempatkan di orbit antara tahun 2013 dan 2017 oleh peluncur Atlas V 401 yang lepas landas dari pangkalan peluncuran Cape Canaveral 3 . Satelit ketiga (TDRS M) dipesanNovember 2011 4 .

Konfigurasi pada tahun 2021

Pada tahun 2021, dari dua belas satelit yang diluncurkan, delapan satelit beroperasi, dua satelit cadangan, dan dua satelit sudah tidak beroperasi lagi dan berstatus cadangan. Masa pakai satelit yang beroperasi tidak dibatasi oleh jumlah propelan di dalamnya karena satelit tersebut menggunakan volume yang sangat rendah (sekitar 2,5 kg per tahun untuk satelit generasi pertama, 2 kg untuk generasi berikutnya). Faktor pembatasnya adalah keausan dan kegagalan peralatan. Akibatnya, NASA memperkirakan bahwa umur satelit generasi kedua yang diluncurkan antara tahun 2000 dan 2002 akan lebih besar dari 25 tahun (akhir masa pakai > 2025 hingga 2027) dan akan melebihi nilai ini untuk satelit generasi ketiga yang diluncurkan antara tahun 2013 dan 20175 .

Satelit

Generasi	Penunjukan		Peluncuran, UTC	Kendaraan peluncur	Lokasi peluncuran	Bujur	Status	Pensiun	Keterangan
	Peluncuran	Operasional
Pertama	TDRS-A	TDRS-1	4 April 1983 18:30:00	Pesawat Ulang Alik Challenger/IUS (STS-6)	Kennedy, LC-39A	41° W, 62° W, 171° W	Retired	27 June 2010	IUS tidak berfungsi, menaikkan orbit menggunakan pendorong manuver. Akhir kehidupan Oktober 2009. Ditempatkan di orbit kuburan pada 27 Juni 2010.
	TDRS-B	N/A	28 January 1986 16:38:00	Pesawat Ulang Alik Challenger/IUS (STS-51-L)	Kennedy, LC-39B	N/A	Hancur	28 January 1986 16:39:13	Launch failure Shuttle disintegrated during ascent
	TDRS-C	TDRS-3	29 September 1988 15:37:00	Pesawat Ulang Alik Discovery/IUS (STS-26R)	Kennedy, LC-39B	62° W	Dalam penyimpanan	December 2011
	TDRS-D	TDRS-4	13 March 1989 14:57:00	Pesawat Ulang Alik Discovery/IUS (STS-29R)	Kennedy, LC-39B		Retired	April/May 2012	Placed in a graveyard orbit.
	TDRS-E	TDRS-5	2 August 1991 15:02:00	Pesawat Ulang Alik Atlantis/IUS (STS-43)	Kennedy, LC-39A	167° W	Dalam penyimpanan
	TDRS-F	TDRS-6	13 January 1993 13:59:30	Pesawat Ulang Alik Endeavour/IUS (STS-54)	Kennedy, LC-39B	46° W	Aktif
	TDRS-G	TDRS-7	13 July 1995 13:41:55	Pesawat Ulang Alik Discovery/IUS (STS-70)	Kennedy, LC-39B	85° E	Aktif		Replaced TDRS-B
Kedua	TDRS-H	TDRS-8	30 June 2000 12:56	Atlas IIA	Canaveral, SLC-36A	89° E	Aktif
	TDRS-I	TDRS-9	8 March 2002 22:59	Atlas IIA	Canaveral, SLC-36A	12° W	Pensiunan
	TDRS-J	TDRS-10	5 December 2002 02:42	Atlas IIA	Canaveral, SLC-36A	171° W	Aktif
Ketiga	TDRS-K	TDRS-11	31 January 2013 01:48:00	Atlas V 401	Canaveral, SLC-41	174° W	Aktif		USD$350 million cost, paid to Boeing under a firm-fixed price (FFP) contract.
	TDRS-L	TDRS-12	24 January 2014 02:33:00	Atlas V 401	Canaveral, SLC-41	41° W	Aktif		USD$350 million cost, FFP contract.
	TDRS-M	TDRS-13	18 August 2017 12:29:00	Atlas V 401	Canaveral, SLC-41	49° W	Aktif		USD$289 million firm-fixed-price contract option with Boeing; option exercised in November 2011, ahead of expiry on 30 November 2012.
	TDRS-N								Option not exercised

Animation of TDRS-8 - TDRS-13

Oblique view

Oblique view - Earth fixed frame

       Earth ·       TDRS-8  ·       TDRS-9  ·       TDRS-10  ·       TDRS-11  ·       TDRS-12  ·       TDRS-13

Pengguna

Jaringan TDRS mendukung 450 hingga 600 jam komunikasi setiap hari, 365 hari setahun. Pengguna utamanya adalah Stasiun Luar Angkasa Internasional (terus menerus), observatorium luar angkasa Hubble , NUSTAR , NEOWISE , satelit observasi bumi AIM , AQUA , AURA , GPM , MMS , SORCE , TERRA , Atlas , peluncur Delta , SpaceX Dragon , Cygnus dan H- II Pesawat luar angkasa Kendaraan Pemindah . Jaringan TDRS juga digunakan untuk mengirimkan pesan peringatan yang dikirimkan oleh observatorium luar angkasa Swift ke teleskop terestrial untuk memungkinkan pelacakan semburan sinar gamma yang terdeteksi 1 .

Generasi Pesawat Luar Angkasa TDRS

Generasi Pesawat Luar Angkasa Tracking and Data Relay Satellite (TDRS)

Generasi Pertama

Multiple Access Antenna

• 30 elements: 12 diplexed for transmit/30 for receive
• S-band communications
• Circular polarization (Left Hand Circular (LHC) only)
• ± 13° conical field-of-view

Space-to-Ground Link Antenna

• 2.0 meter Ku-band antenna
• White Sands Complex (WSC)/Guam Remote Ground Terminal (GRGT)-TDRS uplink/downlink
• Perpendicular, linear polarization

Solar Panels (2)

Single Access Antenna (2)

• Dual – frequency communications
  • S-band
  • Ku-band
• Circular polarization (Left Hand Circular (LHC) or Right Hand Circular (RHC))
• ± 22° E-W, ± 28° N-S rectangular field-of-view

Omni Antenna

• S-band Telemetry, Tracking and Command (TT&C)
• Left Hand Circular (LHC) polarization

Generasi Kedua

Multiple Access Antenna

• 32 receive antenna elements
• 15 transmit antenna elements
• S-band communications
• Left Hand Circular (LHC) polarization
• ± 13° conical field-of-view

Solar Panels (2)

Space-to-Ground Link Antenna

• 2.4 meter Ku-band antenna
• White Sands Complex (WSC)/Guam Remote Ground Terminal (GRGT)-TDRS uplink/downlink
• Perpendicular, linear polarization
• Modified frequency plan allows collocation

Single Access Antenna (2)

• Tri-frequency communications
  • S-band
  • Ku-band
  • Ka-band
• Circular polarization (Left Hand Circular (LHC) or Right Hand Circular (RHC))

On-Board Operational Enhancements

• On-board Single Access (SA) antenna control
• Autonomous recovery from anomalies
• Improved monitoring

Omni Antenna

• S-band Telemetry, Tracking and Command (TT&C)
• Left Hand Circular (LHC) polarization

Generasi Ketiga

Multiple Access Antenna

• 32 receive antenna elements
• 15 transmit antenna elements
• S-band communications
• Left Hand Circular (LHC) polarization

Solar Panels (2)

Space-to-Ground Link Antenna

• White Sands Complex (WSC)/Guam Remote Ground Terminal (GRGT)-TDRS uplink/downlink
• Perpendicular, linear polarization

Single Access Antenna (2)

• Tri-frequency communications
  • S-band
  • Ku-band
  • Ka-band

Forward Omni Antenna

• S-band Telemetry, Tracking, and Command (TT&C)

AFT Omni Antenna

• S-band Telemetry, Tracking, and Command (TT&C)

Galeri

• 
  TDRS is deployed on STS-54 with IUS booster.
• 
  First Generation TDRS.
• 
  Second Generation TDRS.
• 
  TDRS-G at Kennedy Space Center.
• 
  TDRS-K prior to launch at Kennedy Space Center.

Lihat pula

• Pusat Pengendali Misi
• Stasiun Bumi
• Stasiun Bumi Jatiluhur
• Pengawas lalu lintas udara
• Telemetri
• Manufaktur aerospace
• Penerbangan luar angkasa
• Tracking and Data Relay Satellite System
• Spacecraft Tracking and Data Acquisition Network
• Indian Space Research Organisation Telemetry, Tracking and Command Network
• European Data Relay System
• Laser Communications Relay Demonstration
• Network Control Center Data System
• NASA Deep Space Network
• Space Communications and Navigation Program
• Near Earth Network
• Indian Deep Space Network
• Deep space bands
• Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS)
• Chinese Deep Space Network
• Soviet Deep Space Network
• Universal Space Network
• TERCOM, adalah sistem navigasi yang digunakan terutama oleh rudal jelajah.

Referensi

• NASA's Goddard Space Flight Center TDRS K/L Official Page
• NASA's Goddard Space Flight Center Space Network Official Page Diarsipkan 2010-08-27 di Wayback Machine.

Pranala luar

• NASA's TDRSS program overview page Diarsipkan 2009-03-20 di Wayback Machine.
• View current TDRS constellation Diarsipkan 2014-03-06 di Wayback Machine. (Java applet)
• Boeing 2nd Generation
• Boeing 3rd Generation
• TDRS-K Launch and hi-res spherical panoramas of the vehicle in the clean room