ATS-6 - ATS-6

ATS-6
Satelita ATS-6
Satelita ATS-6.
Typ misji
Technologia komunikacyjna
Operator NASA
ID COSPAR 1974-039A
SATCAT nr. 07318
Czas trwania misji 5 lat
Właściwości statku kosmicznego
Autobus Autobus ATS-6
Producent Samoloty Fairchild
Uruchom masę 930,0 kilogramów (2050,3 funta)
Moc 645 W
Początek misji
Data uruchomienia 30 maja 1974, 23:37:00  UTC ( 1974-05-30UTC23:37Z )
Rakieta Tytan-3(23)C
Uruchom witrynę Przylądek Canaveral LC-40
Koniec misji
Dezaktywowany 30 czerwca 1979 ( 1979-07-01 )
Parametry orbitalne
System odniesienia Geocentryczny
Reżim GSO
Półoś wielka 41 691,1 km (25 905,6 mil)
Wysokość perygeum 35 184 km (21 862 mil)
Wysokość apogeum 35 444 kilometrów (22 024 mil)
Nachylenie 13,1º
Okres 1412 minut
 
ATS-6 podczas testów częstotliwości radiowych.
ATS-6 podczas testów częstotliwości radiowych.

ATS-6 ( Applications Technology Satellite-6 ) był eksperymentalnym satelitą NASA , zbudowanym przez Fairchild Space and Electronics Division. Został nazwany pierwszym na świecie satelitą edukacyjnym, a także pierwszym na świecie eksperymentalnym satelitą Direct Broadcast w ramach Satelitarnego Eksperymentu Telewizji Instruktażowej między NASA i Indyjska Organizacja Badań Kosmicznych (ISRO). Został wystrzelony 30 maja 1974, a wycofany z użytku w lipcu 1979. W momencie startu był to najpotężniejszy satelita telekomunikacyjny na orbicie. ATS-6 przeprowadził nie mniej niż 23 różne eksperymenty i wprowadził kilka przełomów. Był to pierwszy 3 oś stabilizowane kosmicznych na orbicie geostacjonarnej . Był także pierwszym, który eksperymentalnie zastosował z pewnym powodzeniem napęd elektryczny na orbicie geostacjonarnej. Przeprowadzono również kilka eksperymentów z zakresu fizyki cząstek , w tym pierwszy detektor ciężkich jonów na orbicie geostacjonarnej.

W ciągu pięciu lat istnienia ATS-6 transmitował programy połączeń do różnych krajów, w tym do Indii , Stanów Zjednoczonych i innych regionów. Pojazd przeprowadzał również testy kontroli ruchu lotniczego , był używany do ćwiczeń wspomaganych przez satelitę technik poszukiwawczo-ratowniczych, był wyposażony w eksperymentalny radiometr, który następnie był standardowym instrumentem na pokładzie satelitów pogodowych i był pionierem bezpośredniej transmisji telewizyjnej.

ATS-6 był prekursorem wielu technologii, które są nadal używane w geostacjonarnych statkach kosmicznych: duża rozkładana antena, 3-osiowa kontrola położenia z możliwością obracania, skierowanie anteny przez wykrywanie RF, napęd elektryczny, radiometr meteorologiczny na orbicie geostacjonarnej i bezpośrednie nadawanie w domu . Możliwe jest również, że ATS-6 był prekursorem dużych satelitów ELINT, takich jak Mentor .

Początek

Uruchomienie ATS-6

ATS-6 został wystrzelony 30 maja 1974 roku przez pojazd startowy Titan III-C . Sonda została umieszczona bezpośrednio na orbicie geosynchronicznej . Zmniejszyło to zapotrzebowanie na paliwo na pokładzie do mniej niż 40 kg (dla całkowitej masy w momencie startu prawie 1400 kg). Bardzo dokładne wprowadzenie orbity dodatkowo obniżyło ilość paliwa wymaganego do ostatecznego pozycjonowania do 9 kg. Umożliwiło to wydłużenie okresu eksploatacji z pierwotnych 2 lat do 5 lat, nawet biorąc pod uwagę przedwczesną awarię podsystemu napędu elektrycznego (zapotrzebowanie na paliwo do utrzymania stacji wynosi około 1,6 kg/rok).

ATS-6 w Laboratorium Symulacji Środowiska Kosmicznego w Johnson Space Center (JSC) podczas testów rozmieszczania anten

Struktura, podsystem zasilania i antena

Jedną z głównych innowacji ATS-6 była rozkładana w locie antena o średnicy ponad 9 m. Odbłyśnik anteny został zwinięty podczas startu pod owiewką rakiety nośnej i został umieszczony na orbicie jak parasol. Odbłyśnik antenowy zbudowano z 48 aluminiowych żeber, podtrzymujących metalizowaną siatkę dakronową . Kanały antenowe (w pasmach C, S, L, UHF i VHF) zostały umieszczone na korpusie statku kosmicznego, skierowane w stronę reflektora anteny i połączone z anteną i masztami paneli słonecznych za pomocą kratownicy z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym ( CFRP ). Panele słoneczne zostały sztywno zamontowane na dwóch rozkładanych masztach. Miały kształt półwalcowy, dzięki czemu zapewniały względnie stałą moc (początek życia 595 W). Energia elektryczna podczas zaćmień była dostarczana z dwóch akumulatorów niklowo-kadmowych o pojemności 15 Ah, zasilających regulowaną magistralę 30,5 V. Wymiary satelity na orbicie wynosiły 15,8 m szerokości na 8,2 m wysokości.

Ta rozkładana parabola anteny została zaprojektowana i opracowana przez Lockheed Missiles and Space Company (LMSC), obecnie Lockheed Martin, na podstawie umowy podwykonawczej z Fairchild Aerospace, po kilku latach małych kontraktów badawczych w LMSC. Kierownikiem programu w LMSC był GKC (Colin) Campbell. Rozmieszczenie odbłyśnika zostało zainicjowane przez pirotechniczne przecinaki do kabli SQUIB. Czas rozmieszczenia był rzędu 2,5 sekundy, wytwarzając moment obrotowy 2500 Ft lbs na interfejsie statku kosmicznego. Powierzchnia odbłyśnika została zaprojektowana z myślą o optymalnej pracy w zakresie częstotliwości S-Band. W momencie startu ważyła 182 funty i była umieszczona w toroidalnej objętości (w kształcie pączka) o średnicy około 6 stóp i grubości 10 cali. Wykonano trzy modele, STM lub model do testów strukturalnych, odbłyśnik F i odbłyśnik G. STM został zniszczony przez Fairchilda wkrótce po zakończeniu programu, a model F został wystrzelony za pomocą statku kosmicznego w 1972 roku. Model G przez kilka lat siedział bez ochrony na parkingu Farchild, zanim został przekazany firmie Smithsonian. Bill Wade, zastępca kierownika programu i kierownik ds. testów, wspierał firmę Smithsonian w renowacji, dostarczając kompletny zestaw rysunków i specyfikacji, a także odwiedził zakład w Silver Hill, aby udzielić wskazówek technicznych.

W momencie startu była to największa paraboliczna powierzchnia wystrzelona na orbitę.

Stabilizacja w trzech osiach

ATS-6 był pierwszym satelitą geostacjonarnym ze stabilizacją w trzech osiach i wskazywaniem. Ten podsystem był zdolny do bardzo dokładnego wskazywania (lepiej niż 0,1° w bezwładnościowych jednostkach pomiarowych, do 0,002° przy użyciu interferometru o częstotliwości radiowej). ). Co więcej, satelita był w stanie śledzić satelity o niskiej orbicie okołoziemskiej poprzez obrót, śledząc satelitę o niskiej orbicie okołoziemskiej za pomocą czujnika RF w paśmie S. System potrafił także wykonywać orbitografię śledzonego satelity i był prekursorem systemu operacyjnego TDRSS . Ten wysoce zaawansowany (jak na tamte czasy) podsystem wskazywania wykorzystywał czujniki Ziemi i Słońca, urządzenie do śledzenia gwiazd wskazywało na gwiazdę polarną i trzy czujniki bezwładnościowe. Pomiary z czujników były przesyłane do dwóch komputerów cyfrowych (nominalnego i redundantnego), a także do zapasowego komputera analogowego . Możliwe było również zorientowanie satelity za pomocą czujników częstotliwości radiowych. Siłownikami były trzy koła pędowe i pędniki z gorącym gazem (hydrazyna mono-paliwo). Jedno z kół pędowych, które zawiodło w lipcu 1975 r., opracowano alternatywny schemat, pozwalający na utrzymanie stacji z dwoma pozostałymi kołami i sterami strumieniowymi.

Napęd elektryczny

ATS-6 został wyposażony w dwa elektryczne silniki odrzutowe oparte na przyspieszaniu jonów cezu, które miały być używane do utrzymywania stacji Północ-Południe. Ten rozwój podsystemu nastąpił po wcześniejszych nieudanych próbach na poprzednim statku kosmicznym ATS. Każdy z pędników miał masę 16 kg, zużywał 150 W energii elektrycznej i wytwarzał ciąg 4 mN, z impulsem właściwym 2500s. Zapas cezu na pokładzie wystarczyłby na 4400 godzin ciągu. Niestety oba stery przedwcześnie uległy awarii, jeden po 1 godzinie pracy, jeden po 95 godzinach. Jednak niektóre z celów eksperymentów mogły zostać osiągnięte, takie jak pomiar ciągu efektywnego, brak jakichkolwiek zakłóceń w ładunkach o częstotliwości radiowej (od 150 MHz do 6 GHz), brak ponownego osadzania cezu na krytycznych częściach ładunku (takich jak radiometr) i prawidłowej neutralizacji statku kosmicznego w stosunku do jego otoczenia.

Ładunek

Radiometr

Radiometr się na pokładzie aTS-6, zamontowany na panelu od strony ziemi. Instrument ten miał (jak na owe czasy) bardzo wysoką rozdzielczość. Pracował na dwóch kanałach: podczerwieni (10,5 do 12,5 µm) i świetle widzialnym (0,55 do 0,75 µm). Zdjęcia wykonane radiometrem obejmowały cały dysk Ziemi, z rozdzielczością 1200 linii po 2400 pikseli każda (11 km kwadratowych pikseli w podczerwieni i 5,5 km kwadratowych w świetle widzialnym). Detektor IR był pasywnie chłodzony w 115K, a detektor światła widzialnego utrzymywany w 300K. Pełen obraz dysku ziemskiego był przesyłany na ziemię co 25 minut. Wykonano i przesłano kilkaset zdjęć, aż do awarii mechanicznego elementu radiometru, dwa i pół miesiąca po wystrzeleniu.

Eksperymenty telekomunikacyjne

Strefa objęta Eksperymentem SITE

Główną misją ATS-6 było zademonstrowanie możliwości nadawania telewizji DTH (direct-to-home ). W tym celu, oprócz anteny o wysokim zysku, ładunek statku kosmicznego był w stanie odbierać w dowolnym z pasm VHF, C, S i L oraz nadawać w paśmie S (2 GHz) przez 20-W. nadajnik półprzewodnikowy, w paśmie L (1650 MHz) przy 40 W, w UHF (860 MHz) przy 80 W (który został użyty w eksperymencie telewizji satelitarnej (SITE)) oraz z nadajnikiem opartym na TWTA o mocy 20 W w C -pasmo (4 GHz). Antena wyprodukowała na ziemi dwa punkty o powierzchni 400 000 km² każdy, w których transmisja telewizyjna mogła być odbierana za pomocą anten o średnicy 3 metrów. Ten ładunek został po raz pierwszy użyty w Stanach Zjednoczonych do eksperymentów z teleedukacją i telemedycyną, od sierpnia 1974 do maja 1975 w ramach eksperymentu HET ( Health, Education, Telecommunication) opracowanego wspólnie przez NASA i Departament Zdrowia, Edukacji USA , & Opieka społeczna (obecnie DHHS ). Statek kosmiczny został następnie przeniesiony po łuku geostacjonarnym z 94 ° W do 35 ° E, we współpracy z Indyjską Agencją Kosmiczną ( ISRO ), która rozmieściła w Indiach ponad 2500 stacji odbiorczych. Ze stacji naziemnej w Rosman North Carolina przesunięto satelitę z 94°W na 35°E, podróż o długości 12800 km. Przeniesienie to wiązało się z 2 spaleniami rakiet z pokładowego silnika rakietowego. Drugie oparzenie trwające 5 godzin 37 minut i 17 sekund. Najdłuższe spalenie, jakie kiedykolwiek dokonała rakieta chemiczna w kosmosie w tamtym czasie. Uruchomiono program teleedukacyjny – Satelitarny Eksperyment Nauczania Telewizji lub SITE – i trwał przez rok. Podczas eksperymentu rząd indyjski zaoferował stację odbiorczą Arthurowi C. Clarke'owi , który mieszkał na Sri Lance . Eksperyment ten był bardzo udany i zachęcił ISRO do rozpoczęcia budowy programu operacyjnego z indyjskim statkiem kosmicznym INSAT IB (uruchomiony w 1983 r.). Po eksperymencie SITE satelita został sprowadzony z powrotem nad Stany Zjednoczone i służył w szczególności jako satelita przekazujący dane i śledzący dla statków kosmicznych o niskiej orbicie, takich jak Nimbus 6 , oraz dla lotu Apollo-Soyuz .

Eksperymenty z fizyką cząstek

Na pokładzie ATS-6 przeprowadzono kilka eksperymentów z fizyki cząstek. Najważniejsze zmierzone protony o niskiej energii (od 25 keV do 3,6 MeV), a także wykryte ciężkie jony (do 6 MeV). Ten ostatni eksperyment pozwolił na wykrycie pierwszych ciężkich jonów (Z > 6) o energii E > 4 MeV na orbicie geostacjonarnej.

Eksperymenty propagacyjne

Wreszcie ATS-6 uruchomił kilka radiolatarni , które pozwoliły na pomiar właściwości propagacji elektromagnetycznej atmosfery w 13, 18, 20 i 30 GHz.

Likwidacja

Do 30 czerwca 1979 roku tylko jeden z czterech stacji ATS-6 utrzymujących silniki odrzutowe działał i wykazywał oznaki zawodności. Silnik ten został użyty do przeniesienia ATS-6 z orbity geostacjonarnej na orbitę o kilkaset kilometrów wyższą. Miało to na celu zwolnienie szczeliny geostacjonarnej dla następnego satelity.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki