АТС-6 - ATS-6

АТС-6
Спутник АТС-6
Спутник АТС-6.
Тип миссииСвязь
Технологии
ОператорНАСА
COSPAR ID1974-039A
SATCAT нет.07318
Продолжительность миссии5 лет
Свойства космического корабля
АвтобусАвтобус АТС-6
ПроизводительFairchild Самолет
Стартовая масса930,0 кг (2050,3 фунта)
Мощность645 Вт
Начало миссии
Дата запуска30 мая 1974 г., 23:37:00 (1974-05-30UTC23: 37Z) универсальное глобальное время[1]
РакетаТитан-3 (23) С
Запустить сайтмыс Канаверал LC-40
Конец миссии
Деактивировано30 июня 1979 г. (1979-07-01)
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
РежимGSO
Большая полуось41 691,1 км (25 905,6 миль)
Высота перигея35 184 км (21 862 миль)
Высота апогея35 444 км (22 024 миль)
Наклон13,1º
Период1412 минут
 
АТС-6 во время радиочастотных испытаний.

АТС-6 (Приложения Технологии Спутник-6) [2] был НАСА экспериментальный спутник, построенный Подразделение космоса и электроники Fairchild[3][4] Его называют первым в мире образовательным спутником, а также первым в мире экспериментальным спутником. Спутник прямого вещания как часть Эксперимент по спутниковому учебному телевидению между НАСА и Индийская организация космических исследований (ISRO). Он был запущен 30 мая 1974 года и выведен из эксплуатации в июле 1979 года. На момент запуска это был самый мощный телекоммуникационный спутник на орбите.[5] В ATS-6 было проведено не менее 23 различных экспериментов и сделано несколько прорывов. Это был первый 3-х осевой стабилизированный космический аппарат в геостационарная орбита. Он также был первым, кто успешно использовал экспериментально электрическая силовая установка на геостационарной орбите. Он также нес несколько физика элементарных частиц эксперименты, в том числе первый детектор тяжелых ионов на геостационарной орбите.

За пять лет своего существования ATS-6 передавала программы подключения в разные страны, в том числе Индия, то Соединенные Штаты и другие регионы. Автомобиль также провел управления воздушным движением Испытания, использовались для отработки спутниковых методов поиска и спасания, нес экспериментальный радиометр, который впоследствии использовался в качестве стандартного прибора на борту метеорологических спутников, и впервые применил прямое телевещание.

ATS-6 был предшественником многих технологий, которые все еще используются сегодня на геостационарных космических аппаратах: большая развертываемая антенна, трехосное управление ориентацией с возможностью поворота, наведение антенны через радиочастотное зондирование, электрическая тяга, метеорологический радиометр на геостационарной орбите и прямое домашнее вещание. . Также возможно, что ATS-6 был предшественником больших спутников ELINT, таких как Наставник.

Запуск

Запуск АТС-6

ATS-6 был запущен 30 мая 1974 г. Титан III-C ракета-носитель. Космический корабль был вставлен прямо в геостационарная орбита. Это снизило потребность в топливе на борту до менее 40 кг (при общей массе при запуске почти 1400 кг). Благодаря высокоточному выводу на орбиту количество топлива, необходимого для окончательного позиционирования, снизилось до 9 кг. Это позволило продлить срок эксплуатации с 2 до 5 лет, даже с учетом преждевременного отказа подсистемы электродвигателя (потребность в топливе для поддержания станции составляет около 1,6 кг / год).

ATS-6 в Лаборатории моделирования космической среды Космического центра Джонсона (АО) во время испытаний на развертывание антенны

Структура, подсистема питания и антенна

Одним из основных нововведений ATS-6 стала развертываемая в полете антенна диаметром более 9 м. Отражатель антенны был свернут во время запуска под обтекателем ракеты-носителя и был развернут на орбите как зонтик. Отражатель антенны был построен из 48 алюминиевых ребер, поддерживающих металлизированную Дакрон сетка. Фидеры антенны (в диапазонах C, S, L, UHF и VHF) были размещены на корпусе космического корабля лицом к отражателю антенны и связаны с антенной и мачтами солнечных панелей с помощью пластика, армированного углеродным волокном (Углепластик ) ферма. Солнечные панели были жестко закреплены на двух раскладных мачтах. Они имели форму полуцилиндра, что обеспечивало относительно постоянную мощность (595 Вт в начале срока службы). Электроэнергия подавалась в течение затмения двумя Никель-кадмиевые батареи емкостью 15 А · ч, питающий регулируемую шину на 30,5 В. Размеры спутника на орбите составляли 15,8 м в ширину на 8,2 м в высоту.

Эта разворачиваемая антенная парабола была спроектирована и разработана Lockheed Missiles and Space Company (LMSC), ныне Lockheed Martin, по субподряду с Fairchild Aerospace после нескольких лет небольших исследовательских контрактов с LMSC. Программным менеджером в LMSC был GKC (Колин) Кэмпбелл. Развертывание рефлектора было инициировано пиротехническими ножами для кабеля SQUIB. Время развертывания составляло порядка 2,5 секунд, создавая 2500 футо-фунтов крутящего момента на стыке космического корабля. Поверхность отражателя рассчитана на оптимальную работу на частотах S-диапазона.[нужна цитата ] При запуске он весил 182 фунта и помещался в тороидальный объем (в форме пончика) примерно 6 футов в диаметре и 10 дюймов в толщину. Были изготовлены три модели: СТМ или структурная модель для испытаний, отражатель F и отражатель G. STM был уничтожен Fairchild вскоре после завершения программы, и модель F была запущена вместе с космическим кораблем в 1972 году. Модель G простояла без защиты на стоянке Farchild в течение нескольких лет, прежде чем была передана в дар Смитсоновскому институту.[нужна цитата ] Билл Уэйд, помощник руководителя программы и менеджер по тестированию программы, оказал поддержку Смитсоновскому институту в реставрации, предоставив полный набор чертежей и спецификаций, а также посетил объект Silver Hill для предоставления технических рекомендаций.[нужна цитата ]

На момент запуска это была самая большая параболическая поверхность, выведенная на орбиту.[нужна цитата ]

Трехосная стабилизация

ATS-6 был первым геостационарным спутником с трехосной стабилизацией и наведением.,[6] Эта подсистема обеспечивала высокоточное наведение (лучше 0,1 ° с помощью инерциальных единиц измерения, до 0,002 ° с помощью радиочастотного интерферометра.[7]). Кроме того, спутник мог следовать за спутниками на низкой околоземной орбите с помощью поворота,[8] отслеживая спутник на низкой околоземной орбите с помощью радиочастотного зондирования в S-диапазоне. Система также могла выполнять орбитографию отслеживаемого спутника и являлась предшественником операционной системы. TDRSS Эта высокоразвитая (для того времени) подсистема наведения использовала датчики Земли и Солнца, звездный трекер, указывающий на полярную звезду, Полярная звезда, и три инерциальных датчика. Измерения датчиков подавались на два цифровых компьютера (штатный и резервный), а также на резервный аналоговый компьютер. Также можно было сориентировать спутник с помощью радиочастотных датчиков. Приводы представляли собой три импульсных колеса и двигатели на горячем газе (гидразин-монотопливо). Одно из импульсных колес вышло из строя в июле 1975 года, поэтому была разработана альтернативная схема, позволяющая удерживать два оставшихся колеса и подруливающие устройства.

Радиометр

А радиометр находился на борту АТС-6, установленном на наземной панели.[9] Этот инструмент был (на то время) очень высокого разрешения. Он работал на двух каналах: инфракрасном (от 10,5 до 12,5 мкм) и в видимом свете (от 0,55 до 0,75 мкм). Изображения, полученные с помощью радиометра, покрывали весь земной диск с разрешением 1200 строк по 2400 пикселей в каждой (11 км квадратных пикселей в инфракрасном диапазоне и 5,5 квадратных километров в видимом свете). ИК-детектор пассивно охлаждали до 115К, а детектор видимого света поддерживали на 300К. Полное изображение земного диска передавалось на землю каждые 25 минут. Было сделано и передано несколько сотен изображений, пока через два с половиной месяца после запуска не вышел из строя механический компонент радиометра.

Телекоммуникационные эксперименты

Зона, охваченная экспериментом САЙТ

Основная задача ATS-6 заключалась в том, чтобы продемонстрировать возможность прямого подключения к дому (DTH ) телевещание.[10] С этой целью, в дополнение к антенне с высоким коэффициентом усиления, полезная нагрузка космического корабля могла принимать в любом из диапазонов VHF, C, S и L, а также передавать в диапазоне S (2 ГГц) через 20-Вт твердотельный передатчик, в L-диапазоне (1650 МГц) при 40 Вт, в УВЧ (860 МГц) при 80 Вт (который использовался для Эксперимент по спутниковому учебному телевидению (САЙТ)), и передатчиком на базе TWTA мощностью 20 Вт в диапазоне C (4 ГГц). Антенна создавала два пятна на Земле по 400 000 км² каждое, в которых телепередача могла приниматься с помощью антенн диаметром 3 метра. Эта полезная нагрузка была впервые использована в Соединенных Штатах для экспериментов по телеобразованию и телемедицине с августа 1974 года по май 1975 года как часть HET, или Здравоохранение, образование, телекоммуникации эксперимент, разработанный совместно НАСА и Министерством здравоохранения, образования и социального обеспечения США (сейчас DHHS ). Затем космический корабль был перемещен по геостационарной дуге от 94 ° з.д. до 35 ° в.д. в сотрудничестве с Индийским космическим агентством (ISRO ), которые развернули в Индии более 2500 наземных станций приема. Запущена программа телеобразования - Эксперимент по спутниковому учебному телевидению или САЙТ[11] - и проработать один год. Во время эксперимента правительство Индии предложило приемную станцию Артур Кларк, который жил в Шри-Ланка. Этот эксперимент был очень успешным и побудил ISRO начать разработку операционной программы с индийским космическим кораблем. INSAT IB (запущен в 1983 г.). После эксперимента САЙТ спутник был возвращен Соединенные Штаты, и служил, в частности, как спутник ретрансляции данных и слежения для низкоорбитальных космических аппаратов, таких как Нимбус 6, а для Полет Аполлон-Союз.

Электродвигатель

АТС-6 был оборудован двумя электрическими двигателями, работающими на ускорении ионов цезия, которые предполагалось использовать для содержания станции Север-Юг.[12] Разработка этой подсистемы последовала за ранее неудачными попытками на предыдущем космическом корабле ATS. Каждый из двигателей имел массу 16 кг, потреблял 150 Вт электроэнергии и создавал тягу 4 мН с удельным импульсом 2500 с. Запаса цезия на борту хватило бы на 4400 часов тяги. К сожалению, оба двигателя вышли из строя преждевременно: один через 1 час работы, второй через 95 часов. Тем не менее, некоторые из целей экспериментов могут быть выполнены, например, измерение эффективной тяги, отсутствие каких-либо помех для радиочастотной полезной нагрузки (от 150 МГц до 6 ГГц), отсутствие повторного осаждения цезия на критических частях полезной нагрузки. (например, радиометр) и правильная нейтрализация космического корабля по сравнению с окружающей средой.

Эксперименты по физике элементарных частиц

На борту АТС-6 было проведено несколько экспериментов по физике элементарных частиц. Наиболее значимые измеренные протоны низкой энергии (от 25 кэВ до 3,6 МэВ),[13] а также обнаружены тяжелые ионы (до 6 МэВ). Этот последний эксперимент позволил обнаружить первые тяжелые ионы (Z> 6) с энергией E> 4 МэВ на геостационарной орбите.

Эксперименты по распространению

Наконец, на АТС-6 поднялось несколько радиомаяков,[14] который позволил измерить свойства распространения электромагнитного излучения в атмосфере на частотах 13, 18, 20 и 30 ГГц.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Макдауэлл, Джонатан. "Журнал запуска". Космическая страница Джонатана. Получено 24 января, 2014.
  2. ^ ATS-6 Significance, R.B. Marsten IEEE Transactions on Aerospace & Electronic Systems vol. AES-11 N ° 6
  3. ^ "table4.156". nasa.gov. Получено 22 марта 2015.
  4. ^ Гловер, Дэниел Р. (1996). «Экспериментальные спутники связи НАСА, 1958–1995». За пределами ионосферы. НАСА.
  5. ^ http://hdl.handle.net/2060/19820008279 Отчет о технических характеристиках АТС-6. Том 6: Научные эксперименты
  6. ^ Эксперимент по наведению и адаптивному управлению поворотом космического корабля ATS-6, W.C. Айсли; D.L. Транзакции Endres IEEE по аэрокосмическим и электронным системам, том AES-11 N ° 6
  7. ^ Интерферометр ATS-6, W.C. Айсли; D.L. Транзакции Endres IEEE по аэрокосмическим и электронным системам, том AES-11 N ° 6
  8. ^ Точность определения орбиты с помощью спутникового слежения, F.O. Вонбун; P.D. Арджентеро; P.E. Шмид IEEE транзакции по аэрокосмическим и электронным системам, том AES-14 N ° 6
  9. ^ ATS-6 Радиометр очень высокого разрешения, W.E. Шенк; C.C Stephanides; G.E. Соннек; Л.Д. Транзакции Howell IEEE по аэрокосмическим и электронным системам, том AES-11 N ° 6
  10. ^ Мечта сбывается: спутниковое вещание, Р. Марстен. Операции IEEE по аэрокосмическим и электронным системам, том 33, № 1
  11. ^ Спутниковый учебный телевизионный эксперимент ATS-6 Дж. Э. Миллер, Операции IEEE по аэрокосмическим и электронным системам, том AES-11 N ° 6
  12. ^ Цезиевый двигатель ATS-6 Эксперимент по ведению северной южной станции, Р.М. Worlock; Э. Джеймс; R.E. Охотник; Р.О. Бартлетт IEEE транзакции по аэрокосмическим и электронным системам, том AES-11 N ° 6
  13. ^ NOAA Low Energy Proton Experiment, T.A. Фриц; J.A. Операции Cessna IEEE по аэрокосмическим и электронным системам, том AES-11 N ° 6
  14. ^ ATS-6 Эксперименты по распространению миллиметровых волн и связи, Л.И. Ippolito IEEE транзакции в аэрокосмических и электронных системах, том AES-11 N ° 6

внешняя ссылка