Сеть пилотируемых космических полетов (сокращенно MSFN , произносится как « мисфин ») представляла собой набор станций слежения, созданных для поддержки американских космических программ «Меркурий» , «Джемини» , «Аполлон » и «Скайлэб» .
В то время существовало еще две космические коммуникационные сети NASA: Spacecraft Tracking and Data Acquisition Network (STADAN) для отслеживания спутников на низкой околоземной орбите и Deep Space Network (DSN) для отслеживания более удаленных беспилотных миссий. После окончания проекта Skylab MSFN и STADAN были объединены в Spaceflight Tracking and Data Network (STDN). STDN, в свою очередь, была заменена спутниковой системой Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) во время программы Space Shuttle, которая использовалась с 2009 года [обновлять]. [1]
Отслеживание аппаратов на низких околоземных орбитах (НОО) сильно отличается от отслеживания миссий в дальнем космосе. Миссии в дальнем космосе видны в течение длительных периодов времени с большой части поверхности Земли, и поэтому требуют небольшого количества станций (DSN использует только три, по состоянию на 20 февраля 2010 года [обновлять]). Однако эти несколько станций требуют использования огромных антенн и сверхчувствительных приемников, чтобы справиться с очень далекими, слабыми сигналами. Миссии на низкой околоземной орбите, с другой стороны, видны только с небольшой части поверхности Земли за раз, и спутники быстро движутся над головой, что требует большого количества станций слежения, разбросанных по всему миру. Антенны, необходимые для отслеживания и связи на НОО, не должны быть такими большими, как те, которые используются для дальнего космоса, но они должны иметь возможность быстрого отслеживания.
Эти различные требования привели к тому, что NASA пришлось построить несколько независимых сетей слежения, каждая из которых была оптимизирована для своей собственной миссии. До середины 1980-х годов, когда спутники Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) начали работать, NASA использовало несколько сетей наземных антенн для отслеживания и связи с космическими аппаратами на околоземной орбите. Для миссий Mercury , Gemini и Apollo они были основными средствами связи, а Deep Space Network (DSN) была отведена вспомогательная/резервная роль. [1]
Сеть космических полетов Mercury ( MSFN ) была завершена в 1961 году и состояла из 18 наземных станций слежения и двух кораблей в Атлантическом и Индийском океанах для сокращения разрывов между наземными станциями. [2] [3] [4]
.jpg/1280px-Woomera_1964_0(1).jpg)
Между рейсами были некоторые различия. Например, между MA-6 и MA-7 среднеатлантический корабль был удален, а индоокеанский корабль был перемещен в Мозамбикский пролив.
Тихоокеанское судно ( USNS Wheeling ) и комплекс дальней космической связи Goldstone (GDS), Калифорния, использовались во время полета Гордона Купера MA-9 в 1963 году . На MA-9 радар Bermuda FPS-16 был единственным радаром во всей сети, который имел трек во время ввода капсулы на орбитальный трек, и, таким образом, имел жизненно важное значение для проверки правильности орбиты. Следующей станцией, которая вышла на связь, были Канарские острова. Полет Купера был задержан на 24 часа из-за неисправности в системе данных антенны радара Bermuda FPS-16. Радар не прошел тест CADFISS, в ходе которого все станции в сети должны были передавать информацию в NASA, чтобы гарантировать получение точной информации. Неисправная деталь была заменена в течение 3 часов, но когда коммуникатор Capsule запросил реалистичную оценку, ему сказали, что через 24 часа. Миссия была немедленно отменена на один день.
Сеть расширялась для более длительных полетов проекта Gemini , которые включали операции по сближению двух космических аппаратов. Движение в сторону большей компьютеризации и уменьшения голосовой поддержки для Gemini сделало возможным создание более централизованной сети с меньшим количеством первичных станций и большим количеством вторичных станций, хотя эти основные объекты были лучше оснащены. Некоторые станции Mercury были упразднены; многие были дополнены новым оборудованием. [5]
Сайты сети Gemini : [5]
Сеть пилотируемых космических полетов (MSFN) в эпоху Аполлона также была известна как Сеть Аполлона . Из технического отчета НАСА об истории MSFN: [6]
Технические факты жизни были таковы: радары сетей Mercury и Gemini, очевидно, не могли отслеживать два космических аппарата, вращающихся вокруг Луны на расстоянии в четверть миллиона миль; также не могли и небольшие антенны телеметрии MSFN надеяться уловить телеметрию и голосовые сообщения в слабых сигналах, поступающих из окрестностей Луны. В переводе на сетевое аппаратное обеспечение, Apollo потребовал бы по крайней мере следующих изменений в MSFN:
- Для точного отслеживания удаленного космического корабля, находящегося вне зоны действия радаров, необходимо будет внедрить систему слежения за дальностью и скоростью перемещения, например, GRARR или систему слежения за дальностью и скоростью перемещения JPL.
- Для отслеживания и связи на лунных расстояниях к MSFN необходимо будет добавить большие параболические антенны с высоким коэффициентом усиления, такие как 26-метровые параболоиды, используемые в STADAN и DSN.
- Существующие станции MSFN не могли должным образом контролировать критические фазы миссии, когда космический аппарат был выведен на лунную траекторию и когда он нырнул в узкий коридор возвращения на обратном пути. В результате MSFN пришлось расширить с помощью кораблей, самолетов и дополнительных наземных площадок.
- На некоторых объектах MSFN необходимо будет установить небольшие параболоидальные антенны для связи с космическим кораблем Apollo, пока он находится ниже горизонта для 26-метровых антенн (ниже примерно 16 000 км), но за пределами радиуса действия телеметрических антенн Gemini.
- Трафик связи во время миссий Аполлон будет в несколько раз больше, чем запланировано для Джемини. Линии NASCOM придется расширить.
Чтобы соответствовать этим требованиям, MSFN использовала комбинацию ресурсов. Для связи Apollo была выбрана система Jet Propulsion Laboratory (JPL) под названием « Unified S-band » или USB, которая позволяла отслеживать, определять дальность, телеметрию и голос использовать один и тот же передатчик S-диапазона . Отслеживание околоземных объектов обеспечивалось путем модернизации тех же сетей, которые использовались для Mercury и Gemini. Новые большие антенны для лунной фазы были построены специально для MSFN, а большие антенны Deep Space Network (DSN) использовались для резервных и критических фаз миссии.
Хотя обычно задача Deep Space Network (DSN) заключалась в отслеживании беспилотных космических аппаратов, она также внесла свой вклад в связь и отслеживание миссий Apollo на Луну , [7] хотя основная ответственность оставалась за Manned Space Flight Network (MSFN). DSN спроектировала станции MSFN для лунной связи и предоставила вторую антенну на каждом участке MSFN (участки MSFN находились рядом с участками DSN именно по этой причине). Понадобилось две антенны на каждом участке, поскольку ширина луча, требуемая большими антеннами, была слишком мала, чтобы охватить и лунный орбитальный аппарат, и посадочный модуль одновременно. DSN также поставляла несколько более крупных антенн по мере необходимости, в частности, для телевизионных трансляций с Луны и экстренной связи, такой как Apollo 13. [1]
Из отчета НАСА, описывающего сотрудничество DSN и MSFN в рамках программы «Аполлон»: [6]
Еще один важный шаг в развитии сети Apollo произошел в 1965 году с появлением концепции DSN Wing. Первоначально участие антенн DSN 26 м во время миссии Apollo должно было быть ограничено резервной ролью. Это было одной из причин, по которой сайты MSFN 26 м были совмещены с сайтами DSN в Голдстоуне, Мадриде и Канберре. Однако присутствие двух, хорошо разделенных космических аппаратов во время лунных операций стимулировало переосмысление проблемы отслеживания и связи. Одна из идей заключалась в том, чтобы добавить двойную систему радиочастот S-диапазона к каждой из трех 26-метровых антенн MSGN, оставив соседние антенны DSN 26 м по-прежнему в резервной роли. Однако расчеты показали, что диаграмма направленности антенны 26 м, центрированная на приземлившемся лунном модуле, будет испытывать потери от 9 до 12 дБ на лунном горизонте, что сделает отслеживание и сбор данных орбитального командного служебного модуля сложными, а возможно, и невозможными. Было разумно использовать антенны MSFN и DSN одновременно во время важнейших лунных операций. JPL, естественно, не хотела ставить под угрозу цели своих многочисленных беспилотных космических аппаратов, передавая три свои станции DSN MSFN на длительные периоды. Как можно было достичь целей и Apollo, и исследования дальнего космоса, не построив третью 26-метровую антенну на каждой из трех площадок или не подорвав миссии по исследованию планет?
Решение пришло в начале 1965 года на встрече в штаб-квартире NASA, когда Эберхардт Рехтин предложил то, что сейчас известно как «концепция крыла». Подход крыла подразумевает строительство новой секции или «крыла» к главному зданию на каждом из трех задействованных участков DSN. Крыло будет включать в себя комнату управления MSFN и необходимое интерфейсное оборудование для выполнения следующих задач: 1. Разрешить отслеживание и двустороннюю передачу данных с любым космическим аппаратом во время лунных операций. 2. Разрешить отслеживание и двустороннюю передачу данных с объединенным космическим аппаратом во время полета на Луну. 3. Обеспечить резервное копирование для пассивного трека совмещенного участка MSFN (радиочастотные линии связи между космическим аппаратом и землей) космического аппарата Apollo во время транслунной и трансземной фаз. При таком расположении станция DSN могла бы быстро переключаться с миссии в дальнем космосе на Apollo и обратно. Персонал GSFC будет управлять оборудованием MSFN полностью независимо от персонала DSN. Полеты в дальний космос не будут подвергнуты такому риску, как если бы все оборудование и персонал станции были переданы «Аполлону» на несколько недель.
Подробности этого сотрудничества и работы доступны в двухтомном техническом отчете JPL. [8] [9]
По состоянию на 20 февраля 2010 года [обновлять]используются три различные сети NASA - Deep Space Network (DSN), Near Earth Network (NEN) и Space Network/ Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS). DSN, как следует из названия, отслеживает зонды в глубоком космосе (более 10 000 миль (16 000 км) от Земли), в то время как NEN и TDRSS используются для связи со спутниками на низкой околоземной орбите. TDRSS использует сеть из 10 геостационарных спутников связи и одну наземную станцию в испытательном центре White Sands . [1]
После Apollo , MSFN больше не нуждалась в больших антеннах, которые использовались для лунной связи, которые в конечном итоге были переданы DSN. В 1985 году антенна на станции слежения Honeysuckle Creek была перемещена на площадку DSN комплекса дальней космической связи в Канберре (CDSCC), а антенна на Fresnedillas была перемещена на существующую площадку DSN в Робледо. Антенна комплекса дальней космической связи Goldstone все еще находится на своем первоначальном месте. [7]
