TDRS:En æra med kontinuerlig rumkommunikation

For mere end 50 år siden, i begyndelsen af ​​menneskelig rumflyvning, de første modige astronauter var kun i stand til at kommunikere med missionskontroloperatører på Jorden i omkring 15 procent af hver bane. Hvis dette var sandt i dag, den internationale rumstation ville kun være i kontakt med jorden i mindre end 15 minutter ud af dens 90-minutters kredsløb. I dag, Næsten kontinuerlig kommunikation med rumstationen og andre missioner i kredsløb om jorden er mulig gennem et rumbaseret kommunikationsnetværk, der tillader næsten kontinuerlig global kommunikationsdækning for både astronauter og robotmissioner.

NASAs Tracking and Data Relay Satellites (TDRS) har leveret kritiske kommunikations- og navigationstjenester til NASAs missioner som en del af Space Network (SN) siden opsendelsen af ​​den første satellit, TDRS-A, i 1983. Den næste satellit i netværket, TDRS-M, er planlagt til lancering 18. august, 2017. Satellitterne får i første omgang en bogstavbetegnelse, og når de når deres kredsløb og bliver operationelle, deres navn ændres fra et bogstav til et tal. Med tilføjelsen af ​​TDRS-M til flåden, skal betegnes TDRS-13, SN vil have mulighed for at yde rumkommunikation og navigationsstøtte ind i midten af ​​2020'erne.

The Space Network er et kommunikationsnetværk bygget og drevet af NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. TDRS-programmet blev etableret i 1973 for at reducere NASAs afhængighed af jordstationer rundt om i verden. Før TDRS, rummissioner som Skylab (Amerikas første rumstation) og rumfærgen kunne kun kommunikere med deres jordhold, mens de passerede over kommunikationsnetværkets jordstationsantenner. Disse afleveringer varede kun minutter, resulterer i intermitterende kommunikation.

Da de første to TDRS blev operationelle, rumfartøjets dækning i lav kredsløb om Jorden steg til 85 procent. De afdækkede 15 pct. over det Indiske Ocean, var kendt som "udelukkelseszonen, " eller ZOE. Med konstruktionen af ​​Guam Remote Ground Terminal, erklæret operationel i 1998, ZOE blev lukket, og dækningen af ​​missioner i kredsløb om jorden steg til mere end 99 procent af hver bane. Denne konstante kommunikation er afgørende for NASAs menneskelige og videnskabelige missioner.

I øjeblikket, der er ni TDRS i kredsløb, placeret over Atlanterhavet, Stillehavet og Det Indiske Ocean. Gennem tre forskellige frekvenser af radiobølger (S-bånd, Ku-band og Ka-band), TDRS uplinker og downlinker mere end 99 procent af NASAs missionsdata og leverer data til at navigere disse missioner i lavt kredsløb om Jorden. De forskellige frekvenser er i stand til at kommunikere forskellige mængder data på én gang. Ka-band, for eksempel, kan kommunikere flest data ad gangen af ​​de tre. Rumfartøjer sender deres data gennem TDRS til jordstationer, der derefter videresender de modtagne data til videnskabsmænd og dem, der udfører missionen, med henblik på analyse og mulige nye opdagelser om universet.

Kort efter TDRS-10 blev lanceret, NASA fastslog, at der var behov for genopfyldning af flåden med yderligere satellitter og begyndte arbejdet med tredje generation:TDRS-11, TDRS-12 og TDRS-M. Mens hver TDRS-generation er særskilt (f.eks. anden og tredje TDRS-generation leverer Ka-båndstjeneste med højere datahastigheder end første generation), de er funktionelt identiske, levering af pålidelige rumkommunikationstjenester.

NASA er i øjeblikket ved at udvikle sin næste generations rumkommunikationsarkitektur, herunder laserkommunikation, også kendt som optisk kommunikation, som koder data ind på en lysstråle, der transmitteres mellem rumfartøjer og til sidst til Jordens terminaler. Både radio og lasere rejser med lysets hastighed, men lasere rejser i en højere frekvensbåndbredde. Det giver dem mulighed for at bære mere information end radiobølger, hvilket er afgørende, når missioner indsamler enorme mængder data og har snævre tidsvinduer til at sende disse data tilbage til Jorden.

De videnskabelige data modtaget fra TDRS i løbet af de sidste 34 år har givet vital indsigt til at gøre opdagelser om vores univers. En særlig bemærkelsesværdig opdagelse blev tildelt Nobelprisen i fysik i 2006 for sortlegeme-opdagelsen og karakteriseringen af ​​kosmisk mikrobølgebaggrundsstråling fra Cosmic Background Explorer (COBE)-missionen.

Laserkommunikation kan være et næste skridt i rumkommunikation for NASAs rumkommunikationsnetværk, og uanset hvilken teknologi der anvendes, Rumnetværket vil være sammen med rumstationen og mere end 40 andre NASA-missioner i de kommende år og levere kritiske navigations- og kommunikationsforbindelser døgnet rundt og rundt om i verden.