El Sistema de Satélites de Seguimiento y Retransmisión de Datos de los Estados Unidos ( TDRSS , pronunciado "T-driss") es una red de satélites de comunicaciones estadounidenses (cada uno llamado satélite de seguimiento y retransmisión de datos , TDRS) y estaciones terrestres utilizadas por la NASA para comunicaciones espaciales. El sistema fue diseñado para reemplazar una red existente de estaciones terrestres que habían apoyado todas las misiones de vuelo tripulado de la NASA. El objetivo principal del diseño era aumentar el tiempo que las naves espaciales estaban en comunicación con la tierra y mejorar la cantidad de datos que se podían transferir. Muchos Satélites de Seguimiento y Retransmisión de Datos se lanzaron en los años 1980 y 1990 con el Transbordador Espacial y utilizaron la Etapa Superior Inercial , un cohete propulsor sólido de dos etapas desarrollado para el transbordador. Otros TDRS fueron lanzados por cohetes Atlas IIa y Atlas V.
La generación más reciente de satélites proporciona velocidades de recepción terrestre de 6 Mbit/s en la banda S y 800 Mbit/s en las bandas Ku y Ka . Esta tecnología se utiliza principalmente en el ejército de los Estados Unidos. [1]
En 2022, la NASA anunció que eliminaría gradualmente el sistema TDRS y dependería de proveedores comerciales de servicios de satélites de comunicación. [2]
Para satisfacer la necesidad de comunicaciones espacio-tierra de larga duración y alta disponibilidad, la NASA creó la Red de Seguimiento y Adquisición de Datos de Naves Espaciales ( STADAN ) a principios de los años 1960. La STADAN, que constaba de antenas parabólicas y equipos de conmutación telefónica desplegados por todo el mundo, proporcionaba comunicaciones espacio-tierra durante aproximadamente 15 minutos de un período de órbita de 90 minutos. Este período de contacto limitado era suficiente para las naves espaciales no tripuladas, pero las naves espaciales tripuladas requieren un tiempo de recopilación de datos mucho mayor. [ cita requerida ]
Una red paralela creada justo después de STADAN a principios de los años 1960, llamada Red de Vuelos Espaciales Tripulados ( Manned Space Flight Network , MSFN), interactuaba con naves espaciales tripuladas en órbita terrestre. Otra red, la Red del Espacio Profundo (Deep Space Network , DSN), interactuaba con naves espaciales tripuladas a más de 10.000 millas de la Tierra, como las misiones Apolo , además de su misión principal de recolección de datos de sondas del espacio profundo. [ cita requerida ]
Con la creación del transbordador espacial a mediados de la década de 1970, surgió la necesidad de un sistema de comunicaciones basado en el espacio de mayor rendimiento. Al final del programa Apolo, la NASA se dio cuenta de que MSFN y STADAN habían evolucionado para tener capacidades similares y decidió fusionar las dos redes para crear la Red de seguimiento y datos de naves espaciales (STDN).
Incluso después de la consolidación, STDN tenía algunos inconvenientes. Como toda la red estaba formada por estaciones terrestres repartidas por todo el mundo, estos sitios eran vulnerables a los caprichos políticos del país anfitrión. Para mantener una alta tasa de confiabilidad junto con velocidades de transferencia de datos más altas, la NASA comenzó un estudio [ ¿cuándo? ] para ampliar el sistema con nodos de comunicación basados en el espacio.
El segmento espacial del nuevo sistema se basaría en satélites en órbita geoestacionaria. Estos satélites, en virtud de su posición, podrían transmitir y recibir datos a satélites en órbitas inferiores y aún así permanecer dentro del campo de visión de la estación terrestre. La constelación operativa del TDRSS utilizaría dos satélites, denominados TDE y TDW (para el este y el oeste ), y un satélite de repuesto en órbita. [ cita requerida ]
Una vez finalizado el estudio, la NASA se dio cuenta de que era necesaria una pequeña modificación del sistema para lograr una cobertura global del 100%. Una pequeña área no estaría dentro de la línea de visión de ningún satélite, la llamada Zona de Exclusión (ZOE). Con la ZOE, ningún satélite TDRS podría contactar con una nave espacial por debajo de una determinada altitud (646 millas náuticas). Con la adición de otro satélite para cubrir la ZOE y la estación terrestre cercana, podría existir una cobertura del 100%. El estudio de la red basada en el espacio creó un sistema que se convirtió en el plan para el diseño de la red TDRSS actual. [3]
Ya en la década de 1960, los programas de Satélites de Tecnología de Aplicaciones (ATS) y Satélites de Tecnología de Comunicaciones Avanzadas (ACTS) de la NASA crearon prototipos de muchas de las tecnologías utilizadas en el TDRSS y otros satélites de comunicaciones comerciales, incluyendo acceso múltiple por división de frecuencia ( FDMA ), estabilización de naves espaciales de tres ejes y tecnologías de comunicaciones de alto rendimiento. [ cita requerida ]
A partir de julio de 2009 [actualizar], el director del proyecto TDRS es Jeff J. Gramling, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA. [4] Robert P. Buchanan, director adjunto del proyecto, se jubiló después de 41 años en la NASA con TDRS como una de sus últimas misiones. Boeing es responsable de la construcción de TDRS K. [5]
El TDRSS es similar a la mayoría de los demás sistemas espaciales, ya que está compuesto por tres segmentos: el segmento terrestre, el espacial y el de usuario. Estos tres segmentos trabajan en conjunto para cumplir la misión. Una emergencia o falla en cualquiera de los segmentos podría tener un impacto catastrófico en el resto del sistema. Por este motivo, todos los segmentos tienen redundancia incluida.
El segmento terrestre del TDRSS consta de tres estaciones terrestres ubicadas en el Complejo White Sands (WSC) en el sur de Nuevo México, la Terminal Terrestre Remota de Guam (GRGT) en la Estación Naval de Telecomunicaciones e Informática de Guam y el Centro de Control de Red ubicado en el Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, Maryland . Estas tres estaciones son el corazón de la red y brindan servicios de comando y control. En el marco de una actualización del sistema que se ha completado, se ha construido una nueva terminal en Blossom Point, Maryland. [6] [7]
WSC, ubicado cerca de Las Cruces, consta de:
Además, el WSC controla de forma remota el GRGT en Guam .
El WSC tiene su propia salida de la Ruta 70 de EE. UU. , que está reservada para el personal de la instalación. La NASA decidió la ubicación de las terminales terrestres utilizando criterios muy específicos. Lo más importante era la vista de los satélites desde la estación terrestre; la ubicación tenía que estar lo suficientemente cerca del ecuador para poder ver el cielo, tanto al este como al oeste. El clima fue otro factor importante: Nuevo México tiene, en promedio, casi 350 días de sol al año, con un nivel de precipitaciones muy bajo.
La WSGT se puso en funcionamiento en 1983 con el lanzamiento del TDRS-A por el transbordador espacial Challenger. La STGT entró en funcionamiento en 1994, completando el sistema después de la verificación en órbita del vuelo 6 a principios de año. Además, después de completar la segunda terminal, la NASA realizó un concurso para nombrar las dos estaciones. Los estudiantes de secundaria locales eligieron Cacique (kah-see-keh), que significa líder para WSGT, y Danzante ( bailarín) para STGT. Estos nombres parecen haber sido solo con fines publicitarios; para la documentación oficial de la NASA, use WSGT y STGT o WSC como designadores.
WSGT y STGT están separados geográficamente y son completamente independientes entre sí, aunque conservan un enlace de fibra óptica de respaldo para transferir datos entre sitios en caso de emergencia. Cada estación terrestre tiene antenas parabólicas de 19 metros, conocidas como terminales de enlace espacio-tierra (SGLT), para comunicarse con los satélites. Tres SGLT están ubicadas en STGT, pero solo dos están ubicadas en WSGT. Los arquitectos del sistema trasladaron el SGLT restante a Guam para proporcionar soporte de red completo para el satélite que cubre el ZOE. Considerado una parte remota del WSGT, la distancia y la ubicación del SGLT son transparentes para los usuarios de la red.
La Terminal Terrestre Remota de Guam (GRGT) 13°36′53″N 144°51′23″E / 13.6148, -144.8565 es una extensión de la WSGT. La terminal contiene el SGLT 6, con el Controlador de Servicio de Comunicaciones (CSC) ubicado en el Centro de Control de Operaciones TDRS (TOCC) de la STGT. Antes de que la GRGT estuviera operativa, un sistema auxiliar estaba ubicado en Diego García .
Las partes principales de la Red de Datos y Seguimiento de Vuelos Espaciales (STDN) son: la Red de Servicios Integrados de la NASA (NISN), el centro de control de red (NCC), el centro de operaciones de misión (MOC), la instalación de procesamiento de datos de naves espaciales (SDPF) y el laboratorio de dinámica de vuelo multimisión (MMFD).
NISN proporciona la red troncal de transferencia de datos para misiones espaciales. Es un servicio de telecomunicaciones de red de área amplia rentable para la transmisión de datos, video y voz para todas las empresas, programas y centros de la NASA. Esta parte de la STDN consta de infraestructura y computadoras dedicadas a monitorear el flujo de tráfico de la red, como enlaces de fibra óptica, enrutadores y conmutadores. Los datos pueden fluir a través de NISN de dos maneras: utilizando la Red Operacional del Protocolo de Internet (IPONET) o el Sistema de Alta Velocidad de Datos (HDRS). IPONET utiliza el protocolo TCP/IP común a todas las computadoras conectadas a Internet y es una forma estándar de enviar datos. El Sistema de Alta Velocidad de Datos transporta velocidades de datos de 2 Mbit/s a 48 Mbit/s, para misiones especializadas que requieren una alta velocidad de transferencia de datos. HDRS no requiere la infraestructura de enrutadores, conmutadores y puertas de enlace para enviar sus datos hacia adelante como IPONET.
El NCC proporciona planificación, control, garantía y rendición de cuentas del servicio. La planificación del servicio toma las solicitudes de los usuarios y difunde la información a los elementos SN apropiados. El control y la garantía del servicio respaldan las funciones de uso en tiempo real, como la recepción, la validación, la visualización y la difusión de los datos de rendimiento del TDRSS. La rendición de cuentas del servicio proporciona informes contables sobre el uso del NCC y los recursos de la red. El NCC estaba ubicado originalmente en el Centro de vuelos espaciales Goddard, en Greenbelt, Maryland, hasta el año 2000, cuando se trasladó al WSC.
El MOC es el punto focal de las operaciones de la nave espacial. Programará las solicitudes de apoyo, supervisará el rendimiento de la nave espacial y cargará información de control a la nave espacial (a través del TDRSS). El MOC está formado por investigadores principales, planificadores de misiones y operadores de vuelo. Los investigadores principales inician las solicitudes de apoyo de la SN. Los planificadores de misiones proporcionan documentación para la nave espacial y su misión. Y los operadores de vuelo son el enlace final, enviando comandos a la nave espacial y realizando las operaciones.
El laboratorio MMFD proporciona soporte para proyectos de vuelo y redes de seguimiento. El soporte para proyectos de vuelo consiste en la determinación y control de la órbita y la actitud. Los parámetros orbitales se rastrean a través de la órbita real de la nave espacial de la misión y se comparan con su órbita prevista. La determinación de la actitud calcula conjuntos de parámetros que describen la orientación de una nave espacial en relación con objetos conocidos (el Sol, la Luna, las estrellas o el campo magnético de la Tierra). El soporte para redes de seguimiento analiza y evalúa la calidad de los datos de seguimiento.
El segmento espacial de la constelación TDRSS es la parte más dinámica del sistema. Incluso con nueve satélites en órbita, el sistema proporciona soporte con tres satélites primarios, mientras que utiliza el resto como repuestos en órbita capaces de usarse inmediatamente como primarios. El diseño original de TDRSS tenía dos satélites primarios, designados TDE, para el este , y TDW, para el oeste y un repuesto en órbita. El aumento en los requisitos de los usuarios durante la década de 1980 permitió a la NASA expandir la red con la incorporación de más satélites, algunos de los cuales se ubicaron en un espacio orbital particularmente ocupado. Consulte Satélite de seguimiento y retransmisión de datos para obtener más detalles sobre los satélites.
El segmento de usuarios del TDRSS incluye muchos de los programas más destacados de la NASA. Programas como el telescopio espacial Hubble y LANDSAT transmiten sus observaciones a sus respectivos centros de control de misión a través del TDRSS. Dado que los vuelos espaciales tripulados fueron una de las principales razones para la creación del TDRSS, las comunicaciones de voz del transbordador espacial y la Estación Espacial Internacional se envían a través del sistema.
El sistema TDRSS se ha utilizado para proporcionar servicios de retransmisión de datos a muchos observatorios en órbita y también a instalaciones antárticas como la estación McMurdo a través del Relé del Polo Sur del TDRSS. Las secciones construidas por los EE. UU. de la Estación Espacial Internacional (ISS) utilizan el TDRSS para la retransmisión de datos. El TDRSS también se utiliza para proporcionar retransmisión de datos de lanzamiento para los propulsores desechables. [ ¿Cuál? ]
Ya en 1989 se informó que una función importante del TDRSS era proporcionar retransmisión de datos para los satélites de reconocimiento de imágenes de radar Lacrosse operados por la Oficina Nacional de Reconocimiento . [8]
Casi veinte años después, el 23 de noviembre de 2007, una publicación comercial en línea señaló: "Si bien la NASA utiliza los satélites (TDRSS) para comunicarse con el transbordador espacial y la estación espacial internacional, la mayor parte de su ancho de banda está dedicado al Pentágono, que cubre la mayor parte de los costos de operación del TDRSS y está impulsando muchos de los requisitos del sistema, algunos de ellos clasificados". [9]
En octubre de 2008, la NRO desclasificó la existencia de estaciones terrestres de misión en los EE. UU. llamadas Aerospace Data Facility (ADF)- Colorado, ADF-East y ADF-Southwest cerca de Denver, Colorado , Washington, DC y Las Cruces, Nuevo México , respectivamente. [10] Se sabe que ADF-Colorado y ADF-East están ubicadas en Buckley AFB , CO [11] y Fort Belvoir, Virginia ; [12] ADF-Southwest está ubicada en White Sands Missile Range , que se supone que está en la estación White Sands TDRSS. [13]
Los primeros siete satélites TDRSS fueron construidos por la corporación TRW (ahora parte de Northrop Grumman Aerospace Systems) en Redondo Beach, California , y todos los satélites desde entonces por Hughes Space and Communications, Inc. , en El Segundo, California , (ahora parte de la corporación Boeing ).
El sistema TDRSS se menciona brevemente en la película de James Bond , Moonraker . También se menciona en la película de 1997 Event Horizon .
Nota: mientras un satélite TDRSS está en proceso de fabricación se le asigna una letra para su designación, pero una vez que ha alcanzado con éxito la órbita geoestacionaria correcta se le hace referencia con un número (por ejemplo, TDRS-A durante el desarrollo y antes de la aceptación en órbita, y TDRS-1 después de la aceptación en órbita y puesta en uso operativo). Por lo tanto, los satélites que se pierden en fallas de lanzamiento o tienen fallas graves nunca se numeran (por ejemplo, TDRS-B , que nunca se numeró debido a su pérdida en el desastre del transbordador espacial Challenger ).
