Mély űrállomás

30 méter mély űrantenna Weilheimben . A Helios űrszondák számára készült, a NASA DSN -jébe integrálták. Ma szükség esetén használja az ESA .

A mély űrállomás vagy mély űrállomás egy olyan rendszer közötti kommunikációban használt egy űrkutatási hivatal és a távoli űrhajó . Összehasonlítva egy általános földi állomással vagy földi állomásokkal a műholdas vezérléshez, lényegesen nagyobb antennákkal rendelkezik, erős irányított hatással, erősebb adókkal és érzékenyebb, gyakran hűtött és többnyire keskeny sávú vevőkkel. A nagy és nehéz parabolikus antennák csak lassan mozognak, többnyire a föld forgásának megfelelően, és a legtöbb esetben nem használhatók a földközeli műholdak gyors követésére .

Egyes rádiócsillagászati rendszerek rendelkeznek a szükséges nagy parabolikus antennákkal, ezért képesek fogadni és továbbítani az űrhajók jeleit, de nincsenek saját adójuk.

művelet

A mély űrállomás műszaki rendszerei a támogatott küldetések igényeinek típusán és hatókörén alapulnak, és a küldetéstervezés részét képezik. A rendszereket úgy kell felállítani, hogy a missziók kedvezőtlen körülmények között is sikeresen továbbíthassák adataikat, és az egyes komponensek meghibásodása ne veszélyeztesse az egész küldetést. Minden további szükséges technológia a bolygóközi küldetés teljes költségének tényezője, és igyekeznek ezt a technológiát a lehető legtöbb küldetésre használni. A mély űrállomások építésének, üzemeltetésének és karbantartásának költségeit többnyire a missziós költségek tartalmazzák.

A mély űrállomás üzemeltetése különböző állami és nemzetközi előírások hatálya alá tartozik, és azt jóváhagyni és tanúsítani kell. A rendkívül koncentrált mikrohullámok károsíthatják a környezetet, vagy akár halálosak is lehetnek, ha néhány kilométer távolságból közvetlenül a földre, egy személyre vagy repülőgépre ütköznek. A biztonság kedvéért az edények működés közben nem eshetnek egy bizonyos magasság alá, és a maximális átviteli teljesítmény vagy a használható frekvenciasávok is korlátozhatók. Az állomás közelében gyakran repülési tilalmi zónát vagy katonai korlátozott területet vagy rádióberendezések védelmi övezetét alakítják ki .

Különböző űrügynökségek egyesítették erőiket az Űradatrendszerek Tanácsadó Bizottságában, és közös szabványokat hoznak létre, amelyek lehetővé teszik az adatok cseréjét a különböző űrügynökségek között. Így elvileg minden mély űrállomás adatcserét végezhet minden űrügynökséggel és minden misszióközponttal, amennyiben megfelel az elfogadott szabványoknak, függetlenül attól, hogy milyen technológiát használnak. Szükség esetén a szabványokat közösen is továbbfejlesztik.

A mély tér definíciói

Definíciója szerint a Nemzetközi Távközlési Unió , mély tér tér egy parttól több mint 2 millió km (kb. 0,01 AU ) a Föld felszínét. Ez nagyjából megfelel annak a területnek, ahol a föld gravitációs tere már nem túlsúlyban van. A Holdra és a Lagrange L ₁ és L ₂ pontokra irányuló küldetések 1,5 millió km távolsággal nem tartoznak ebbe a kategóriába.

A NASA Mélyűr Hálózata is ezt a kifejezést használta a Földtől 16 000 és 32 000 km közötti távolságra, ami kevesebb, mint a 35 800-41 700 km -en állomásozó geostacionárius műholdak távolsága.

A kínai meghatározás szerint 80 000 km -en túl minden mély űr, ami megfelel annak a területnek, amely túl van azon a területen, ahol a földi műholdak utaznak.

E terminológiai lehatárolások ellenére a mély űrállomásokat nem csak bolygóközi küldetésekre használják, hanem ettől eltérve rendszeresen kommunikálnak a geostacionárius műholdakkal, holdak és a lagrangiai pontok felé irányuló missziókhoz.

Helyi tényezők

Az ESTRACK állomás vályúállása Cebrerosban megvédi az antennát a nem kívánt rádiósugárzástól és a viharoktól

Az ilyen állomások felállításához bizonyos helyfeltételek előnyben részesülnek; nem minden feltétel teljesül mindig:

• Elhelyezkedés egy völgymedencében
• távoli vagy árnyékolt földi magasságok emberi rádióforrásoktól, lakóközpontoktól, fő közlekedési csomópontoktól, nagyfeszültségű vezetékektől és ipari üzemektől, mint elektromágneses interferencia forrásai
• távol a gyakran használt repülési útvonalaktól és a nagy légi forgalomtól
• A régió geológiai stabilitása: a földkéreg nem mozog erősen, nincs földrengési zóna vagy lemezhatár a közelben
• stabil építési talaj
• stabil időjárási körülmények kevés esővel, nem sós vizű ködös, gyakori viharos vagy szélsőséges időjárási körülmények között
• Infrastruktúrák, például villamosenergia -hálózat, közúti összeköttetés, vízellátás, repülőtér, internetkapcsolat, hozzáférés a nehéz teherforgalomhoz az építési fázisokban
• szakképzett személyzet áll rendelkezésre az építkezéshez és a karbantartáshoz a helyszínen
• A későbbi bővítés lehetőségei
• A nemzetközi kölcsönös függőség miatt a politikai stabilitás és a nemzetközi kapcsolatok minősége fontos tényező.

A lehetséges helyszíneket mobil mérőállomásokkal előzetesen megvizsgálják az interferenciaforrások hatására.

Felszerelés

Létesítmények, amelyek általában egy mély űrállomás helyén találhatók:

• Legalább egy erős parabolikus antenna, többnyire 30-70 méter átmérőjű. A kisebb átmérőjű antennák is fogadhatnak jeleket, de nem mindig érik el a kívánt jel-zaj arányt vagy a szükséges adatátviteli sebességet . Bekapcsolhatók az adatátviteli sebesség javítása érdekében. Több kis, egymással összekapcsolt antenna helyettesítheti a nagy antennát.
• Vevők, gyakran több frekvenciasávhoz, mindegyik a támogatott küldetésekhez igazítva.
• 2 és 400 kW közötti teljesítményű távadó. További gyengébb adók csak alacsony földelésű kommunikációhoz lehetségesek. A radarcsillagászati berendezésekkel rendelkező rendszerek sokkal erősebb, pulzáló jelekkel rendelkeznek.
• Atomi óra
• Globális navigációs műholdrendszer , pl. B. GPS-TDAF a pontos helymeghatározáshoz
• Szünetmentes tápegység
• Hűtőberendezés a címzettek számára
• Adatfeldolgozó rendszerek
• Szélessávú kapcsolat a küldetésvezérléshez
• egyéb kommunikációs létesítmények, rádiókapcsolatok vagy kommunikációs műholdakhoz való csatlakozások.
• Intézmények a VLBI -ben való részvételhez
• Műszaki támogatás, személyzet és létesítmények az üzemeltetéshez és a karbantartáshoz.

A működéshez szükséges létesítmények, de gyakran különböző helyeken, esetleg egy másik országban vagy egy másik kontinensen találhatók:

• Küldetésirányítás
• Kódoló / dekódoló
• Adatértékelés
• Adatarchiválás
• Korrelátor
• Opcionálisan van egy kijelölt antenna vagy antennaállomás, amely karbantartási munkák során, vagy nem tervezett meghibásodás esetén (biztonsági mentés) rövid időn belül átveheti a funkciót.

feladatokat

• Telemetria vétele űrhajóról
• Adatgyűjtés a távolság meghatározásához, a pozíció meghatározásához, a sebesség meghatározásához, a pálya meghatározásához. Ehhez különféle technikákat lehet használni. B. Doppler eltolás vagy repülési idő , valamint Delta-DOR . E módszerek közül sok speciális háromszögelés, és további távoli mély űrállomást igényel.
• Repülési parancsok küldése az űrhajónak
• A hasznos adatok átvétele
• A létfontosságú adatok élő közvetítése , rádiótelefon, kamerák képei és videói a személyzettel végzett küldetések során

• Oldalsó objektumok és szórásjelek fogadása geostacionárius műholdakról irányított antennákkal. Ez a képesség használható olyan műholdak megmentésére, amelyek antennái rosszul vannak beállítva, vagy adatokat nyerhetnek a rádióhivatkozásokból.

A feladatok nem tartalmazzák a hordozórakéta és az űrhajó pályájának nyomon követését az indítási fázis alatt és után, valamint alacsony földi pályákon; a nyomkövető állomások felelősek ezért . A feladatok nem tartalmazzák a pályák kiszámítását és a telemetria kiértékelését, illetve az űreszköz állapotának figyelését, a küldetésirányítás felelős ezért. A küldetési adatok értékelése nem tartozik a feladatok közé, a tudományos küldetés -ellenőrzés felelős ezért.

Rádióteleszkópként való felhasználás és részvétel VLBI

Ha az állomásnak időnként nem kell adatokat küldenie a misszióból és onnan, akkor a rendszer általában rádióteleszkópként használható a kutatás és a geodézia szolgálatában . Ebben a minőségében részt vehet a VLBI mérésekben és támogathatja a Quasar katalógusok létrehozását . A VLBI mérések azért is hasznosak az állomás számára, mert ellenkezőleg, az állomás helye pontosabban meghatározható, és a mért kvazárok felhasználhatók a kalibráláshoz . Sok mérés minősége a saját pozíciójának néhány milliméteres tartományig történő pontos meghatározásától függ. A tudományos tevékenységek bizonyos időtartamát ezért gyakran előre megtervezik.

Világméretű mély űrállomások és hálózatok

Kashi Jiamusi Kunming Miyun Tianma Urumqi Wuqing KÖZEL Lejano Goldstone Madrid Canberra Új Norcia Cebreros Malargüe Usuda Uchinoura Byalalu Jevpatória Galjonki Medvezhi ozera Weilheim Arecibo (korábban) Effelsberg VLA Jodrell Bank Goonhilly Szardínia RT Parkes Zöld Bank

Világméretű mély űrállomások, amelyek antennaátmérője legalább 30 m: kék = DSN, zöld = ESTRACK, piros = CDSN, sárga = Jaxa, narancssárga = ISRO, ibolya = Roskosmos, türkiz = DLR, fekete = tudományos rádióteleszkóp, rózsaszín = kereskedelmi

Eddig csak néhány űrügynökség üzemeltetett saját mély űrállomást. 2021 -től a következő mély űrállomásokat és hálózatokat üzemeltetik az illetékes szervezetek:

• A NASA Deep Space Network (DSN)
• Kínai Deep Space Network (CDSN)
• ESTRACK az ESA
• Orosz Deep Space Network, amelyet a Roskosmos üzemeltet
• Japán Deep Space Network of JAXA az állomások Usuda és Uchinoura
• Az ISRO indiai űrügynökség Indian Deep Space Network (IDSN) állomása Byalalu -ban
• A Német Repülési Központ (DLR) Weilheim földi állomása
• A Goonhilly Satellite Earth Station kereskedelmi űrkommunikációs szolgáltató (építés alatt)

Egyéni bizonyíték

1. ^ Deep Space Network 201 Frekvencia és csatorna hozzárendelések . DSN szám 810-005, 201, Rev. E, 2021. február 5. ( nasa.gov [PDF]). 
2. ↑ Ide tartoznak a csillagászati ​​intézetek és a nemzeti űrszervezetek rádiótávcsövei z. B. az RT Effelsberg , Weilheim földi állomás , Jodrell Bank , Szardínia rádióteleszkóp stb.
3. ↑ Sok minden elavult, a különböző rendszerek működési készsége nem egyértelmű, csakúgy, mint a technikai bővítés.