La Red de Vuelos Espaciales Tripulados (abreviada MSFN , pronunciada " misfin ") era un conjunto de estaciones de seguimiento construidas para apoyar los programas espaciales estadounidenses Mercury , Gemini , Apollo y Skylab .
Había otras dos redes de comunicaciones espaciales de la NASA en ese momento, la Red de Adquisición de Datos y Seguimiento de Naves Espaciales (STADAN) para rastrear satélites en órbita terrestre baja, y la Red de Espacio Profundo (DSN) para rastrear misiones no tripuladas más distantes. Después del final de Skylab, MSFN y STADAN se fusionaron para formar la Red de datos y seguimiento de vuelos espaciales (STDN). STDN fue a su vez reemplazado por el Sistema de Seguimiento y Retransmisión de Datos por Satélite (TDRSS) durante el programa del Transbordador Espacial, utilizándose a partir de 2009 [actualizar]. [1]
El seguimiento de vehículos en órbitas terrestres bajas (LEO) es bastante diferente al seguimiento de misiones en el espacio profundo. Las misiones al espacio profundo son visibles durante largos períodos de tiempo desde una gran parte de la superficie terrestre, por lo que requieren pocas estaciones (el DSN utiliza sólo tres, hasta el 20 de febrero de 2010 [actualizar]). Estas pocas estaciones, sin embargo, requieren el uso de enormes antenas y receptores ultrasensibles para hacer frente a señales débiles y muy distantes. Las misiones en órbita terrestre baja, por otro lado, sólo son visibles desde una pequeña fracción de la superficie de la Tierra a la vez, y los satélites se mueven rápidamente, lo que requiere una gran cantidad de estaciones de seguimiento repartidas por todo el mundo. No es necesario que las antenas necesarias para el seguimiento y la comunicación de LEO sean tan grandes como las que se utilizan para el espacio profundo, pero deben poder realizar un seguimiento rápidamente.
Estos diferentes requisitos llevaron a la NASA a construir una serie de redes de seguimiento independientes, cada una optimizada para su propia misión. Antes de mediados de la década de 1980, cuando los satélites del Sistema de Seguimiento y Retransmisión de Datos por Satélite (TDRSS) comenzaron a funcionar, la NASA utilizó varias redes de antenas terrestres para rastrear y comunicarse con las naves espaciales en órbita terrestre. Para las misiones Mercurio , Gemini y Apolo , estos fueron los principales medios de comunicación, y a la Red de Espacio Profundo (DSN) se le asignó una función de apoyo/respaldo. [1]
La Red de Vuelos Espaciales Mercurio ( MSFN ) se completó en 1961 y constaba de 18 estaciones terrestres de seguimiento y dos barcos en los océanos Atlántico e Índico para cerrar las brechas entre las estaciones terrestres. [2] [3] [4]
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Hubo cierta variación entre vuelos. Por ejemplo, entre MA-6 y MA-7 se eliminó el barco del Atlántico Medio y el barco del Océano Índico se reposicionó en el canal de Mozambique.
Un barco del Océano Pacífico ( USNS Wheeling ) y el Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo (GDS) de Goldstone, California, se utilizaron durante el vuelo MA-9 de 1963 de Gordon Cooper . En MA-9, el radar Bermuda FPS-16 era el único radar en toda la red que tenía un seguimiento durante la inserción de la cápsula en una trayectoria orbital y, por lo tanto, era vital para la verificación de la órbita adecuada. La siguiente estación en tener contacto fue Canarias. El vuelo de Cooper se retrasó 24 horas debido a un mal funcionamiento en el sistema de datos de la antena del radar Bermuda FPS-16. El radar no pasó una prueba CADFISS, en la que todas las estaciones de la red tuvieron que transmitir información a la NASA para garantizar que se pudiera obtener información precisa. La pieza defectuosa fue reemplazada en 3 horas, pero cuando el comunicador de Capsule pidió una estimación realista, le dijeron que era 24 horas. La misión fue inmediatamente cancelada por un día.
La red se amplió para los vuelos más largos del Proyecto Gemini , que incluían operaciones de encuentro con dos naves espaciales. Un movimiento hacia una mayor informatización y un menor soporte de voz para Gemini hizo posible una red más centralizada con menos estaciones primarias y más estaciones secundarias, aunque esas instalaciones principales estaban mejor equipadas. Algunas estaciones de Mercury fueron descartadas; muchos se complementaron con hardware nuevo. [5]
Sitios de la red Gemini : [5]
La Red de Vuelos Espaciales Tripulados (MSFN) durante la era Apolo también se conocía como Red Apolo . De un informe técnico de la NASA sobre la historia de la MSFN: [6]
Los hechos técnicos de la vida eran los siguientes: los radares de las redes Mercury y Gemini obviamente no podían rastrear dos naves espaciales que orbitaban la Luna a un cuarto de millón de millas de distancia: tampoco las pequeñas antenas de telemetría MSFN podían esperar captar la telemetría y los mensajes de voz en el señales débiles que llegan desde las proximidades de la Luna. Traducido a términos de hardware de red, Apollo requeriría al menos los siguientes cambios en MSFN:
- Se tendría que incorporar un sistema de seguimiento de alcance y tasa de alcance, como GRARR o el sistema de rango y tasa de alcance del JPL, para rastrear con precisión la nave espacial distante mientras estaba fuera del alcance del radar.
- Se tendrían que agregar al MSFN grandes antenas parabólicas con altas ganancias, como los paraboloides de 26 m empleados en STADAN y DSN, para rastrear y comunicarse a distancias lunares.
- Las estaciones MSFN existentes no pudieron monitorear adecuadamente las fases críticas de la misión cuando la nave espacial se insertó en su trayectoria lunar y cuando se hundió en el estrecho corredor de reentrada en el viaje de regreso. El resultado fue que la MSFN tuvo que ampliarse con barcos, aviones y sitios terrestres adicionales.
- Se tendrían que agregar pequeñas antenas paraboloidales en algunos sitios MSFN para comunicarse con la nave espacial Apollo mientras aún estaba por debajo del horizonte para las antenas parabólicas de 26 m (por debajo de unos 16.000 km), pero más allá del alcance de las antenas de telemetría Gemini.
- El tráfico de comunicaciones durante las misiones Apolo sería varias veces superior al previsto para Gemini. Habría que aumentar las líneas de NASCOM.
Para cumplir con estos requisitos, la MSFN utilizó una combinación de recursos. Se seleccionó un sistema Jet Propulsion Laboratory (JPL) llamado " Banda S unificada ", o USB, para las comunicaciones del Apolo, que permitió que el seguimiento, la telemetría y la voz utilizaran el mismo transmisor de banda S. El seguimiento cercano a la Tierra se logró actualizando las mismas redes utilizadas para Mercurio y Géminis. Se construyeron nuevas antenas grandes para la fase lunar explícitamente para la MSFN, y se utilizaron grandes antenas de la Red de Espacio Profundo (DSN) para las fases de respaldo y de misión crítica.
Aunque normalmente tenía la tarea de rastrear naves espaciales no tripuladas, la Red de Espacio Profundo (DSN) también contribuyó a la comunicación y el seguimiento de las misiones Apolo a la Luna , [7] aunque la responsabilidad principal seguía siendo de la Red de Vuelos Espaciales Tripulados (MSFN). El DSN diseñó las estaciones MSFN para la comunicación lunar y proporcionó una segunda antena en cada sitio MSFN (los sitios MSFN estaban cerca de los sitios DSN precisamente por esta razón). Se necesitaban dos antenas en cada sitio, ya que los anchos de haz que requerían las antenas grandes eran demasiado pequeños para abarcar tanto el orbitador lunar como el módulo de aterrizaje al mismo tiempo. DSN también suministró algunas antenas más grandes según fue necesario, en particular para transmisiones de televisión desde la Luna y comunicaciones de emergencia como las del Apolo 13. [1]
De un informe de la NASA que describe cómo cooperaron el DSN y el MSFN para el Apolo: [6]
Otro paso crítico en la evolución de la Red Apollo se produjo en 1965 con la llegada del concepto DSN Wing. Originalmente, la participación de las antenas DSN de 26 m durante una misión Apolo debía limitarse a una función de respaldo. Esta fue una de las razones por las que los sitios MSFN de 26 m se ubicaron junto con los sitios DSN en Goldstone, Madrid y Canberra. Sin embargo, la presencia de dos naves espaciales bien separadas durante las operaciones lunares estimuló el replanteamiento del problema del seguimiento y la comunicación. Una idea era agregar un sistema RF de banda S dual a cada una de las tres antenas MSGN de 26 m, dejando las antenas DSN de 26 m cercanas todavía en una función de respaldo. Sin embargo, los cálculos mostraron que un patrón de antena de 26 m centrado en el módulo lunar alunizado sufriría una pérdida de 9 a 12 db en el horizonte lunar, lo que dificultaría, tal vez imposibilitara, el seguimiento y la adquisición de datos del módulo de servicio de comando en órbita. Tenía sentido utilizar las antenas MSFN y DSN simultáneamente durante las importantes operaciones lunares. Naturalmente, el JPL se mostró reacio a comprometer los objetivos de sus numerosas naves espaciales no tripuladas al entregar tres de sus estaciones DSN al MSFN durante largos períodos. ¿Cómo podrían lograrse los objetivos tanto de Apolo como de la exploración del espacio profundo sin construir una tercera antena de 26 m en cada uno de los tres sitios o socavar las misiones científicas planetarias?
La solución llegó a principios de 1965, en una reunión en la sede de la NASA, cuando Eberhardt Rechtin sugirió lo que hoy se conoce como el "concepto de ala". El enfoque del ala implica la construcción de una nueva sección o "ala" del edificio principal en cada uno de los tres sitios DSN involucrados. El ala incluiría una sala de control MSFN y el equipo de interfaz necesario para lograr lo siguiente: 1. Permitir el seguimiento y la transferencia de datos bidireccional con cualquiera de las naves espaciales durante las operaciones lunares. 2. Permitir el seguimiento y la transferencia de datos bidireccional con la nave espacial combinada durante el vuelo a la Luna. 3. Proporcionar respaldo para el seguimiento pasivo del sitio MSFN colocado (enlaces de RF entre la nave espacial y la tierra) de la nave espacial Apolo durante los períodos translunar y transterrestre. etapas. Con esta disposición, la estación DSN podría pasar rápidamente de una misión al espacio profundo a Apolo y viceversa. El personal de GSFC operaría el equipo MSFN de forma completamente independiente del personal de DSN. Las misiones al espacio profundo no se verían tan comprometidas como si todo el equipo y el personal de la estación fueran entregados a Apolo durante varias semanas.
Los detalles de esta cooperación y operación están disponibles en un informe técnico de dos volúmenes del JPL. [8] [9]
A partir del 20 de febrero de 2010 [actualizar], se utilizan tres redes diferentes de la NASA: la Red del Espacio Profundo (DSN), la Red Cerca de la Tierra (NEN) y la Red Espacial/ Sistema de Seguimiento y Retransmisión de Datos por Satélite (TDRSS). El DSN, como su nombre lo indica, rastrea sondas en el espacio profundo (a más de 10.000 millas (16.000 km) de la Tierra), mientras que NEN y TDRSS se utilizan para comunicarse con satélites en órbita terrestre baja. TDRSS utiliza una red de 10 satélites de comunicaciones geoestacionarios y una única estación terrestre en White Sands Test Facility . [1]
Después del Apolo , el MSFN ya no necesitaba las grandes antenas que se habían utilizado para las comunicaciones lunares, que finalmente fueron entregadas al DSN. En 1985, la antena de la estación de seguimiento Honeysuckle Creek se trasladó al sitio DSN del Canberra Deep Space Communication Complex (CDSCC), y la antena de Fresnedillas se trasladó a la ubicación existente del DSN en Robledo. La antena del Goldstone Deep Space Communications Complex todavía se encuentra en su ubicación original. [7]
