Syncom (от « синхронный спутник связи ») начинался как программа NASA 1961 года для активных геосинхронных спутников связи , все из которых были разработаны и изготовлены подразделением Space and Communications компании Hughes Aircraft Company (теперь Boeing Satellite Development Center ). Syncom 2, запущенный в 1963 году, был первым в мире геосинхронным спутником связи. Syncom 3, запущенный в 1964 году, был первым в мире геостационарным спутником . [ требуется ссылка ]
В 1980-х годах серия была продолжена как Syncom IV с некоторыми гораздо более крупными спутниками, также произведенными Hughes. Они были сданы в аренду военным США в рамках программы Leasat.
Три ранних спутника Syncom были экспериментальными космическими аппаратами, построенными на заводе Hughes Aircraft Company в Калвер-Сити, Калифорния , командой под руководством Гарольда Розена , Дона Уильямса и Томаса Хадспета. [1] Все три спутника имели цилиндрическую форму, диаметр около 71 сантиметра (28 дюймов) и высоту около 39 сантиметров (15 дюймов). Предстартовая масса с топливом составляла 68 килограммов (150 фунтов), а орбитальная масса — 39 килограммов (86 фунтов) с полезной нагрузкой 25 килограммов (55 фунтов) . Они были способны излучать сигналы на двух транспондерах всего на 2 Вт . Таким образом, спутники Syncom были способны переносить только один двусторонний телефонный разговор или 16 телетайпных соединений. По состоянию на 25 июня 2009 года [update]все три спутника все еще находятся на орбите, хотя больше не функционируют. [2]
Syncom 1 должен был стать первым геосинхронным спутником связи. Он был запущен 14 февраля 1963 года с помощью ракеты-носителя Delta B #16 с мыса Канаверал , но был потерян на пути к геосинхронной орбите из-за отказа электроники. [3] Через несколько секунд после запуска двигателя апогея для кругового движения по орбите космический аппарат замолчал. Более поздние телескопические наблюдения подтвердили, что спутник находился на орбите с периодом почти 24 часа и наклоном 33°.
Syncom 2 был запущен NASA 26 июля 1963 года [4] с помощью ракеты-носителя Delta B #20 с мыса Канаверал. Спутник успешно удерживался на высоте, рассчитанной Германом Поточником Нордунгом в 1920-х годах.
В течение первого года работы Syncom 2 НАСА провело голосовые, телетайпные и факсимильные тесты, [4] а также 110 публичных демонстраций, чтобы продемонстрировать возможности этого спутника и получить обратную связь. В августе 1963 года президент Джон Ф. Кеннеди в Вашингтоне, округ Колумбия, позвонил премьер-министру Нигерии Абубакару Тафаве Балеве на борт USNS Kingsport (первого корабля спутниковой связи), пришвартованного в гавани Лагоса — первый прямой двусторонний звонок между главами правительств через спутник. Kingsport действовал как станция управления и станция восходящей связи. [5] [ циклическая ссылка ] [6]
Syncom 2 также передал ряд тестовых телевизионных передач из Форт-Дикса, штат Нью-Джерси, на наземную станцию в Андовере, штат Мэн, начиная с 29 сентября 1963 года. Хотя это было видео низкого качества без звука, это была первая успешная телевизионная передача через геосинхронный спутник. [4]
Syncom 3 был первым геостационарным спутником связи, запущенным 19 августа 1964 года с помощью ракеты-носителя Delta D #25 с мыса Канаверал. Спутник, находящийся на орбите вблизи международной линии перемены дат , имел дополнительный широкополосный канал для телевидения и использовался для трансляции летних Олимпийских игр 1964 года в Токио в США . [7] Хотя Syncom 3 иногда приписывают первую телевизионную программу, которая пересекла Тихий океан , спутник Relay 1 впервые передал телевидение из США в Японию 22 ноября 1963 года. [8] : 1
К концу 1964 года Syncoms 2 и 3 завершили научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы NASA. 1 января 1965 года NASA передало эксплуатацию спутников Министерству обороны США (DOD) вместе с телеметрией, командными станциями и оборудованием для измерения дальности и определения расстояния. Фактически, DOD предоставило наземные станции связи, которые использовались для ретрансляции передач через два Syncom с момента их запуска. DOD согласилось предоставить данные телеметрии и измерения дальности, представляющие постоянный научный и технический интерес. [ необходима цитата ]
В 1965 году Syncom 3 был реализован для поддержки связи Министерства обороны во Вьетнаме. [9]
Выключенный в 1969 году, Syncom 3 остается на геосинхронной орбите по состоянию на 2024 год. [10] За 50 лет он сместился на восток, до долготы 123 з.д. [11][update]
Пять спутников программы Leasat (аренда спутника) 1980-х годов (от Leasat F1 до Leasat F5) были альтернативно названы Syncom IV-1 до Syncom IV-5 и названы производителем HS 381. [12] Эти спутники были значительно больше, чем Syncoms 1-3, весом 1,3 тонны каждый (более 7 тонн с топливом для запуска). При высоте 4,26 метра (14,0 футов) спутники были первыми, разработанными для запуска из грузового отсека Space Shuttle , [13] и развертывались как фрисби . [14] Спутники стабилизированы вращением со скоростью 30 об/мин с деспункционированной коммуникационной и антенной секцией. Они были сделаны с твердотопливным ракетным двигателем для начального перигейного сгорания и гидразиновым топливом для удержания станции и стабилизации вращения. Системы связи предлагают широкополосный канал УВЧ (полоса пропускания 500 кГц), шесть релейных каналов 25 кГц и пять узкополосных каналов 5 кГц. [15] Это в дополнение к частоте вещания флота, которая находится в военном X-диапазоне. Система использовалась военными клиентами в США, а затем в Австралии. Большинство спутников были выведены из эксплуатации в 1990-х годах, но один оставался в эксплуатации до 2015 года. Во время Первой войны в Персидском заливе Leasat использовался для личной связи между государственным секретарем Джеймсом Бейкером и президентом Джорджем Бушем-старшим , [16] но чаще использовался «мобильными воздушными, наземными, подземными и стационарными наземными станциями ВМС, Корпуса морской пехоты, ВВС и армии». [15]
Компания Hughes заключила контракт на поставку всемирной системы связи на основе четырех спутников, один над континентальной частью Соединенных Штатов (CONUS) и по одному над Атлантическим , Тихим и Индийским океанами, разнесенными примерно на 90 градусов. [13] Было заказано пять спутников, один из которых был заменен. Также частью контракта были сопутствующие системы управления и наземные станции. Договоры аренды, как правило, заключались на пятилетний срок, при этом у арендатора была возможность продлить аренду или выкупить оборудование целиком. Первоначальным арендатором был ВМС США .
Запуск Leasat F1 был отменен непосредственно перед стартом, и F2 стал первым на орбите 30 августа 1984 года на борту космического челнока Discovery в рамках миссии шаттла STS-41-D . F2 был в целом успешным, но его широкополосный приемник вышел из строя всего через четыре месяца. [16] F1 был успешно запущен 8 ноября 1984 года на борту STS-51-A . За ним последовал 12 апреля 1985 года Leasat F3 на STS-51-D . Запуск F3 был объявлен неудачным, когда спутник не смог начать маневр на геостационарную орбиту после отделения от Discovery . Попытки астронавтов шаттла активировать F3 с помощью импровизированной «мухобойки» оказались безуспешными. [16] Спутник был оставлен на низкой околоземной орбите, а космический челнок вернулся на Землю. Эта неудача попала на первую полосу новостей в The New York Times . [17] У Хьюза был страховой полис на спутник, и поэтому он заявил о полной потере космического корабля в размере около 200 миллионов долларов, сумма, застрахованная многочисленными сторонами.
Однако, поскольку планировалось запустить еще один спутник, было решено, что выход в открытый космос следующего экипажа шаттла может «разбудить» корабль. Наиболее вероятным предположением было то, что не удалось включить спутник. «Обходной ящик» был спешно построен, НАСА с радостью предложило помощь, клиент поддержал, а страховые компании согласились профинансировать первую в истории попытку спасения в космосе. [17]
27 августа 1985 года Discovery снова использовался для запуска Leasat F4, и во время той же миссии ( STS-51-I ) захватил 15 000-фунтовый пострадавший F3. Астронавт Джеймс ван Хофтен схватил, а затем вручную раскрутил спутник F3. После того, как ван Хофтен и Билл Фишер установили обходной бокс , [18] ван Хофтен вручную раскрутил спутник. После освобождения F3 успешно включился, запустил свой перигейный двигатель и вышел на геостационарную орбиту. (Этот сценарий снова повторился в 1992 году с Intelsat 603 и космическим челноком Endeavour .) В то время как F3 теперь был в рабочем состоянии, Leasat F4 вскоре вышел из строя и сам был объявлен потерянным всего через 40 часов радиочастотной связи. [16] [18]
Пораженный F4 не остался полностью неудачным. Данные об отказе F4 позволили спасти F1 от преждевременного отказа. Поскольку все Leasat стабилизированы вращением, у них есть подшипник, который соединяет невращающиеся и вращающиеся части космического корабля. После отказа связи F4 он получил блокировку вращения при попытке столкнуть полезную нагрузку связи: вращающаяся и невращающаяся секции заблокировались вместе. [16] Вспоминая эту вторую неудачу F4, и с тем, что F1 начал изнашиваться на подшипнике вращения, было решено «переворачивать» F1 каждые шесть месяцев, чтобы держать полезную нагрузку на солнце. [16] Таким образом, F1 продолжал работать гладко в течение всего своего оставшегося срока службы и ни разу не столкнулся с заблокированной невращающейся секцией.
Leasat F4 впоследствии был выключен и переведен на орбиту захоронения с большим количеством станции, сохраняющей топливо в резерве. Это было удачей; когда десять лет спустя другой спутник потерял свое топливо, инженеры Hughes стали пионерами в использовании альтернативных видов топлива с Leasat F4. Спустя долгое время после того, как его основная миссия провалилась, F4 был снова включен, чтобы проверить, можно ли удерживать спутник на станции с помощью нелетучих видов топлива. [16] F4 использовался для проведения многочисленных испытаний, включая маневры с окислителем для движения после того, как закончился гидразин.
Пятый и последний Leasat (F5), который был построен как запасной, был успешно запущен космическим челноком Columbia в ходе миссии STS-32 9 января 1990 года. Последний активный Leasat был официально выведен из эксплуатации 24 сентября 2015 года в 18:25:13 UTC. [19] F5 был одним из самых долго прослуживших и самых успешных коммерческих спутников. К концу своего 25-летнего срока службы F5 был арендован Австралийскими силами обороны для обслуживания в диапазоне УВЧ.
Затем космический аппарат выполнил серию маневров ориентации и скорости, чтобы выровняться с экватором под наклоном 0,1 градуса и замедлить свою скорость, чтобы он дрейфовал на запад к запланированному месту на долготе 180 градусов, где его скорость на высоте была синхронизирована с Землей.
Например, транзисторных усилителей не существовало, а транзисторы тогда плохо работали на частотах выше 70 МГц. Нам нужно было подняться до 10 ГГц. Поэтому мы использовали цепочку диодных умножителей частоты, или удвоителей.