Rede de voos espaciais tripulados - Manned Space Flight Network

A Manned Space Flight Network (abreviado MSFN , pronuncia-se " misfin ") era um conjunto de estações de rastreamento construídas para apoiar os programas espaciais American Mercury , Gemini , Apollo e Skylab .

Havia duas outras redes de comunicação espacial da NASA na época, a Rede de Rastreamento e Aquisição de Dados (STADAN) para rastrear satélites em órbita baixa da Terra, e a Rede Espacial Profunda (DSN) para rastrear missões não desenhadas mais distantes. Após o fim do Skylab, o MSFN e o STADAN foram fundidos para formar a Rede de Rastreamento e Dados do Voo Espacial (STDN). O STDN, por sua vez, foi substituído pelo Sistema de Rastreamento e Relé de Dados por Satélite (TDRSS) baseado em satélite durante o programa do Ônibus Espacial, em uso a partir de 2009.

Rastreamento orbital versus rastreamento do espaço profundo

Rastrear veículos em órbitas baixas da Terra (LEO) é bem diferente de rastrear missões no espaço profundo. As missões espaciais profundas são visíveis por longos períodos de tempo de uma grande parte da superfície da Terra e, portanto, requerem poucas estações (o DSN usa apenas três, em 20 de fevereiro de 2010). Essas poucas estações, no entanto, requerem o uso de antenas enormes e receptores ultrassensíveis para lidar com os sinais fracos e muito distantes. As missões de órbita baixa da Terra, por outro lado, são visíveis apenas de uma pequena fração da superfície da Terra por vez, e os satélites se movem rapidamente, o que requer um grande número de estações de rastreamento espalhadas por todo o mundo. As antenas necessárias para o rastreamento e comunicação LEO não precisam ser tão grandes quanto as usadas para o espaço profundo, mas devem ser capazes de rastrear rapidamente.

Esses requisitos diferentes levaram a NASA a construir uma série de redes de rastreamento independentes, cada uma otimizada para sua própria missão. Antes de meados da década de 1980, quando os satélites Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) se tornaram operacionais, a NASA usava várias redes de antenas terrestres para rastrear e se comunicar com as espaçonaves em órbita da Terra. Para as missões Mercury , Gemini e Apollo , esses foram os principais meios de comunicação, com a Deep Space Network (DSN) sendo atribuída uma função de apoio / backup.

Estações Mercury MSFN

Artigo principal: Mercury Control Center
Estações MSFN do projeto Mercury
Recriação do Mercury Control Center

As estações da Manned Space Flight Network (MSFN) durante o voo de Gordon Cooper em Mercury em 1963 foram:

O radar FPS-16 das Bermudas era o único radar em toda a rede que tinha rastreamento durante a inserção da cápsula em uma trilha orbital e, portanto, era vital para a verificação da órbita adequada. A próxima estação a ter contato foi nas Ilhas Canárias.

O vôo de Cooper foi atrasado por 24 horas devido a um mau funcionamento no sistema de dados da antena do radar FPS-16 das Bermudas. O conjunto de radar falhou em um teste CADFISS, onde todas as estações da rede tiveram que transmitir informações para a NASA para garantir que informações precisas pudessem ser obtidas. A peça defeituosa foi substituída em 3 horas, mas quando o comunicador da cápsula pediu uma estimativa realista, ele foi informado 24 horas. A missão foi imediatamente eliminada por um dia.

A rede se expandiu para voos mais longos do Projeto Gemini , que incluíram operações de encontro envolvendo duas espaçonaves. Um movimento em direção ao aumento da informatização e diminuição do suporte de voz para Gemini tornou possível uma rede mais centralizada com menos estações primárias e mais estações secundárias, embora essas instalações principais estivessem melhor equipadas. Algumas estações Mercury foram derrubadas; muitos foram complementados com novo hardware.

As missões Apollo

A Manned Space Flight Network (MSFN) durante a era Apollo também era conhecida como Rede Apollo . De um relatório técnico da NASA sobre a história do MSFN:

Os fatos técnicos da vida eram estes: os radares das Redes Mercury e Gemini obviamente não podiam rastrear duas espaçonaves orbitando a Lua a um quarto de milhão de milhas de distância: nem as pequenas antenas de telemetria MSFN esperavam detectar a telemetria e as mensagens de voz no sinais fracos chegando da vizinhança da lua. Traduzido em termos de hardware de rede, o Apollo exigiria pelo menos as seguintes alterações no MSFN:

  • Um sistema de rastreamento de faixa e taxa de alcance, como GRARR ou o sistema de faixa e taxa de alcance JPL, teria que ser incorporado para rastrear com precisão a espaçonave distante enquanto ela estava fora do alcance do radar.
  • Antenas parabólicas grandes com altos ganhos, como os parabolóides de 26 m empregados no STADAN e no DSN, teriam que ser adicionadas ao MSFN para rastrear e se comunicar a distâncias lunares.
  • As estações MSFN existentes não podiam monitorar adequadamente as fases muito críticas da missão quando a espaçonave foi inserida em sua trajetória lunar e quando mergulhou no estreito corredor de reentrada na viagem de volta. O resultado foi que o MSFN teve que ser ampliado com navios, aeronaves e locais de terra adicionais.
  • Pequenas antenas parabolóides teriam que ser adicionadas em alguns sites MSFN para se comunicar com a espaçonave Apollo enquanto ela ainda estava abaixo do horizonte para as antenas de 26 m (abaixo de cerca de 16.000 km), mas além do alcance das antenas de telemetria Gemini.
  • O tráfego de comunicação durante as missões Apollo seria várias vezes o planejado para Gêmeos. As linhas NASCOM teriam que ser aumentadas.

Para atender a esses requisitos, o MSFN usou uma combinação de recursos. Um sistema Jet Propulsion Laboratory (JPL) chamado " Unified S-band ", ou USB, foi selecionado para comunicações Apollo, que permitia rastreamento, alcance, telemetria e voz para usar o mesmo transmissor de banda S. O rastreamento próximo à Terra foi fornecido atualizando as mesmas redes usadas para Mercúrio e Gêmeos. Novas grandes antenas para a fase lunar foram construídas explicitamente para o MSFN, com grandes antenas Deep Space Network (DSN) usadas para backup e fases de missão crítica.

Suporte DSN durante Apollo

Embora normalmente tenha a tarefa de rastrear espaçonaves não tripuladas, a Deep Space Network (DSN) também contribuiu para a comunicação e rastreamento das missões Apollo à Lua , embora a responsabilidade primária permanecesse com a Manned Space Flight Network (MSFN). O DSN projetou as estações MSFN para comunicação lunar e forneceu uma segunda antena em cada site MSFN (os sites MSFN estavam próximos aos sites DSN exatamente por esse motivo). Duas antenas em cada local eram necessárias, uma vez que as larguras de feixe que as grandes antenas exigiam eram muito pequenas para abranger o orbitador lunar e a sonda ao mesmo tempo. A DSN também forneceu algumas antenas maiores conforme necessário, em particular para transmissões de televisão da Lua e comunicações de emergência, como a Apollo 13.

De um relatório da NASA que descreve como o DSN e o MSFN cooperaram para a Apollo:

Outra etapa crítica na evolução da Rede Apollo veio em 1965 com o advento do conceito DSN Wing. Originalmente, a participação de antenas DSN de 26 m durante uma missão Apollo deveria ser limitada a uma função de backup. Esse foi um dos motivos pelos quais os sites MSFN de 26 m foram colocados com os sites DSN em Goldstone, Madrid e Canberra. No entanto, a presença de duas espaçonaves bem separadas durante as operações lunares estimulou o repensar do problema de rastreamento e comunicação. Uma ideia era adicionar um sistema RF de banda S dupla a cada uma das três antenas MSGN de ​​26 m, deixando as antenas DSN de 26 m próximas ainda em uma função de backup. Os cálculos mostraram, entretanto, que um padrão de antena de 26 m centrado no Módulo Lunar pousado sofreria uma perda de 9 a 12 db no horizonte lunar, tornando o rastreamento e aquisição de dados do Módulo de Serviço de Comando em órbita difícil, talvez impossível. Fazia sentido usar as antenas MSFN e DSN simultaneamente durante as importantes operações lunares. O JPL estava naturalmente relutante em comprometer os objetivos de suas muitas espaçonaves não tripuladas, entregando três de suas estações DSN ao MSFN por longos períodos. Como os objetivos da Apollo e da exploração do espaço profundo poderiam ser alcançados sem construir uma terceira antena de 26 m em cada um dos três locais ou minar as missões científicas planetárias?

A solução veio no início de 1965 em uma reunião na sede da NASA, quando Eberhardt Rechtin sugeriu o que agora é conhecido como "conceito de asa". A abordagem da ala envolve a construção de uma nova seção ou "ala" para o edifício principal em cada um dos três locais DSN envolvidos. A ala incluiria uma sala de controle MSFN e o equipamento de interface necessário para realizar o seguinte: 1. Permitir rastreamento e transferência de dados bidirecional com qualquer uma das espaçonaves durante as operações lunares. 2. Permitir o rastreamento e a transferência de dados bidirecional com a espaçonave combinada durante o vôo para a Lua 3. Fornecer backup para a trilha passiva do site MSFN colocado (espaçonave para links de RF terrestres) da espaçonave Apollo durante o translunar e transterrâneo fases. Com este arranjo, a estação DSN poderia ser rapidamente trocada de uma missão no espaço profundo para a Apollo e vice-versa. O pessoal do GSFC operaria o equipamento MSFN de forma totalmente independente do pessoal do DSN. As missões espaciais profundas não seriam comprometidas tanto quanto se todo o equipamento e pessoal da estação fossem entregues à Apollo por várias semanas.

Os detalhes desta cooperação e operação estão disponíveis em um relatório técnico de dois volumes do JPL.

Comunicação atual com a espaçonave em órbita terrestre

Em 20 de fevereiro de 2010, três redes diferentes da NASA são usadas - a Deep Space Network (DSN), a Near Earth Network (NEN) e a Space Network / Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS). O DSN, como o nome indica, rastreia sondas no espaço profundo (mais de 10.000 milhas (16.000 km) da Terra), enquanto o NEN e o TDRSS são usados ​​para se comunicar com satélites em órbita baixa da Terra. O TDRSS usa uma rede de 10 satélites de comunicação geoestacionários e uma única estação terrestre na White Sands Test Facility .

Depois da Apollo , o MSFN não precisou mais das grandes antenas que eram usadas para comunicação lunar, que acabaram sendo cedidas ao DSN. Em 1985, a antena em Honeysuckle Creek Tracking Station foi movida para o local DSN do Complexo de Comunicação em Espaço Profundo de Canberra (CDSCC), e a antena em Fresnedillas foi movida para o local existente de DSN Robledo. A antena do Goldstone Deep Space Communications Complex ainda está em seu local original.

Veja também

Referências

links externos