El Sistema de Satélites de Seguimiento y Retransmisión de Datos de EE. UU. ( TDRSS ) 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 respaldado todas las misiones de vuelo tripuladas 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 podían transferirse. Muchos satélites de seguimiento y retransmisión de datos se lanzaron en las décadas de 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 última generación de satélites ofrece velocidades de recepción en tierra de 6 Mbit/s en la banda S y 800 Mbit/s en las bandas Ku y Ka . Esto es utilizado principalmente por el ejército de los Estados Unidos. [1]
Para satisfacer el requisito de comunicaciones espacio-tierra de larga duración y alta disponibilidad, la NASA creó la Red de Adquisición de Datos y Seguimiento de Naves Espaciales ( STADAN ) a principios de la década de 1960. El STADAN, que consta de antenas parabólicas y equipos de conmutación telefónica desplegados en todo el mundo, proporcionó comunicaciones espacio-tierra durante aproximadamente 15 minutos de un período orbital de 90 minutos. Este período de contacto limitado fue suficiente para las naves espaciales no tripuladas, pero las naves espaciales tripuladas requieren un tiempo de recopilación de datos mucho mayor. [ cita necesaria ]
Una red paralela establecida justo después de STADAN a principios de la década de 1960, llamada Red de Vuelos Espaciales Tripulados (MSFN), interactuaba con naves espaciales tripuladas en órbita terrestre. Otra red, la 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 recopilación de datos de sondas del espacio profundo. [ cita necesaria ]
Con la creación del transbordador espacial a mediados de la década de 1970, surgió la necesidad de un sistema de comunicación espacial de mayor rendimiento. Al final del programa Apollo, 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 datos y seguimiento de naves espaciales (STDN).
Incluso después de la consolidación, STDN tuvo algunos inconvenientes. Dado que 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 tasa de alta confiabilidad junto con velocidades de transferencia de datos más altas, la NASA comenzó un estudio [ ¿ cuándo? ] para aumentar el sistema con nodos de comunicación basados en el espacio.
El segmento espacial del nuevo sistema dependería de satélites en órbita geoestacionaria. Estos satélites, en virtud de su posición, podrían transmitir y recibir datos a satélites en órbita inferior y aún permanecer a la vista de la estación terrestre. La constelación operativa TDRSS utilizaría dos satélites, denominados TDE y TDW (para el este y el oeste ), y uno de repuesto en órbita. [ cita necesaria ]
Una vez completado el estudio, la NASA se dio cuenta de que era necesaria una modificación menor del sistema para lograr una cobertura global del 100%. Un área pequeña no estaría dentro del campo de visión de ningún satélite: la llamada Zona de Exclusión (ZOE). Con el ZOE, ninguno de los satélites TDRS pudo contactar con una nave espacial a 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 espacial creó un sistema que se convirtió en el plan para el diseño actual de la red TDRSS. [2]
Ya en la década de 1960, los programas Application Technology Satellite (ATS) y Advanced Communications Technology Satellite (ACTS) de la NASA crearon prototipos de muchas de las tecnologías utilizadas en TDRSS y otros satélites de comunicaciones comerciales, incluidas las naves espaciales de tres ejes de acceso múltiple por división de frecuencia ( FDMA ). Estabilización y tecnologías de comunicaciones de alto rendimiento. [ cita necesaria ]
En julio de 2009 [actualizar], el director del proyecto TDRS es Jeff J. Gramling, Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA. [3] Robert P. Buchanan, subdirector del proyecto, se retiró después de 41 años en la NASA con TDRS como una de las misiones finales. Boeing es responsable de la construcción del TDRS K. [4]
TDRSS es similar a la mayoría de los demás sistemas espaciales, por lo que se compone de tres segmentos: el terrestre, el espacial y el de usuario. Estos tres segmentos trabajan en conjunto para lograr la misión. Una emergencia o falla en cualquier segmento podría tener un impacto catastrófico en el resto del sistema. Por este motivo, todos los segmentos tienen en cuenta la redundancia.
El segmento terrestre de 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 Informática y Telecomunicaciones 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. Como parte de una actualización del sistema que se completó, se construyó una nueva terminal en Blossom Point, Maryland. [5] [6]
WSC, ubicado cerca de Las Cruces consta de:
Además, el WSC controla remotamente el GRGT en Guam .
El WSC tiene su propia salida de la Ruta 70 de EE. UU. que es únicamente para el personal de las instalaciones. 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 los cielos, 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 precipitación muy bajo.
WSGT entró en funcionamiento con el lanzamiento en 1983 del TDRS-A por parte del transbordador espacial Challenger. STGT entró en funcionamiento en 1994, completando el sistema después de la verificación en órbita del Vuelo-6 a principios de año. Además, tras la finalización de 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, que significa bailarín para STGT. Estos nombres parecen haber sido solo para fines publicitarios; para la documentación oficial de la NASA, utilice WSGT y STGT o WSC como designadores.
WSGT y STGT están separados geográficamente y son completamente independientes entre sí, al tiempo que 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 ubicados en STGT, pero solo dos están ubicados en WSGT. Los arquitectos del sistema trasladaron el SGLT restante a Guam para proporcionar soporte de red completo para el satélite que cubre ZOE. Considerada una parte remota del WSGT, la distancia y ubicación del SGLT es transparente para los usuarios de la red.
La terminal terrestre remota de Guam (GRGT) 13°36′53″N 144°51′23″E / 13.6148°N 144.8565°E / 13.6148; 144.8565 es una extensión del WSGT. La terminal contiene SGLT 6, con el Controlador de servicios de comunicación (CSC) ubicado en el Centro de control de operaciones TDRS (TOCC) de STGT. Antes de que el GRGT estuviera operativo, en Diego García se ubicaba un sistema auxiliar .
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 la red multi Laboratorio de dinámica de vuelo de misión (MMFD).
NISN proporciona la columna vertebral 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 del 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 Operativa de 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 como IPONET.
El NCC proporciona planificación, control, aseguramiento y rendición de cuentas de servicios. 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 funciones de uso en tiempo real, como la recepción, validación, visualización y difusión de datos de rendimiento del TDRSS. La responsabilidad 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 las naves espaciales. Programará solicitudes de soporte, monitoreará el desempeño de la nave espacial y cargará información de control a la nave espacial (a través de TDRSS). El MOC está formado por investigadores principales, planificadores de misiones y operadores de vuelos. Los investigadores principales inician solicitudes de apoyo a SN. Los planificadores de misiones proporcionan documentación para la nave espacial y su misión. Y los operadores de vuelo son el eslabón final, envían comandos a la nave espacial y realizan las operaciones.
El laboratorio del MMFD proporciona soporte para proyectos de vuelo y redes de seguimiento. El apoyo al proyecto de vuelo consiste en la determinación y el control orbital y de 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 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 de la red 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 brinda soporte con tres satélites primarios, mientras utiliza el resto como repuestos en órbita capaces de usarse inmediatamente como primarios. El diseño original del TDRSS tenía dos satélites primarios, denominados TDE, para el este , y TDW, para el oeste , y uno de repuesto en órbita. El aumento de las necesidades de los usuarios durante la década de 1980 permitió a la NASA ampliar la red con la adición de más satélites, algunos de los cuales se ubicaron en una ranura orbital particularmente ocupada. Consulte Seguimiento y retransmisión de datos por satélite para obtener más detalles sobre los satélites.
El segmento de usuarios de 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 razones principales para construir TDRSS, las comunicaciones de voz del transbordador espacial y de la Estación Espacial Internacional se enrutan 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 TDRSS. Las secciones de la Estación Espacial Internacional (ISS) construidas en Estados Unidos utilizan TDRSS para la transmisión de datos. TDRSS también se utiliza para proporcionar retransmisión de datos de lanzamiento para propulsores prescindibles. [ ¿cual? ]
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 . [7]
Casi veinte años después, el 23 de noviembre de 2007, una publicación comercial en línea señaló: "Aunque 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 operativos del TDRSS y está impulsando muchos de los requisitos del sistema, algunos de ellos clasificados". [8]
En octubre de 2008, la NRO desclasificó la existencia de estaciones terrestres de misión en los EE. UU. denominadas Aerospace Data Facility (ADF)-Colorado, ADF-East y ADF-Southwest cerca de Denver, Colorado , Washington, DC y Las Cruces, Nuevo México , respectivamente. . [9] Se sabe que ADF-Colorado y ADF-East están ubicados en Buckley AFB , CO [10] y Fort Belvoir, Virginia ; [11] ADF-Southwest está ubicado en White Sands Missile Range , se supone que está en la estación White Sands TDRSS. [12]
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 Event Horizon de 1997 .
Nota: mientras un satélite TDRSS está en el proceso de fabricación, se le asigna una designación de letra, pero una vez que ha alcanzado con éxito la órbita geosincrónica correcta se le denomina con un número (por ejemplo, TDRS-A durante el desarrollo y antes de la aceptación en órbita). , y TDRS-1 después de su aceptación en órbita y puesta en uso operativo). Así, los satélites que se pierden en fallos de lanzamiento o que presentan fallos de funcionamiento masivos nunca se numeran (por ejemplo, el TDRS-B , que nunca fue numerado debido a su pérdida en el desastre del transbordador espacial Challenger ).
