航天飞机的通信和测控系统

航天飞机轨道器的射频系统和数据业务包括以下内容:一台S波段相位调制(PM)发射/接收机、一台Ku波段发射/接收机、两台独立的S波段调频(FM)发射机,一台S波段载荷询问发射/接收机以及一台Ku波段交会雷达。另外,轨道器通信设备和数据系统还包括:一个计算机系统(作为载荷和射频系统之间接口的专用处理器)以及电视和磁带记录系统。地面保障系统包括地面航天跟踪和数据网(STDN)、航天指控中心(MCC)和载荷操作控制中心(POCC)。轨道器处于再入飞行轨道时,用五台雷达进行跟踪,用国内通信卫星将NASA跟踪系统连接起来。建立的话音通信系统可同时提供两条独立的双向话路,“测站会议和监视装置”可以在遍布世界的370个话音终端之间完成交换任务。航天飞机要经过四次飞行试验,进行约1100项实验。试验结束后,航天飞机将进入实用阶段:为付款的用户把卫星和其它设备送入太空。     

美国“深空网”简介

美国的深空网是一个很先进的测控网,为NASA局行星探测飞学器提供跟踪、数据获取和通信服务。深空探测任务的测控需求将该网的能力和性能推到这样一种水平,即必须不断使空间远程通信系统和技术处于领先的地位,新技术不断地在深空网中迅速投入应用,该网由加里福尼亚州喷气推进实验窒(JPL)代为NASA管理和操作。该实验窒也进行了一系列先进系统开发计划,使该网的能力成功地保持在最高水平上。     

美国将制造移动发射装置

按照一项价值高达2．637亿美圆的合同，美国Hensel Phelps建筑公司将为美航天局（NASA）计划中的Ares Ⅰ乘员运载火箭建造移动发射装置。该AresⅠ移动发射装置垂直高度将大约为120m（390英尺），它将仿照上世纪60年代最初为“土星V”（Saturn V）登月火箭、现在仍用于航天飞机发射的移动平台来建造。将为该地面移动设施提供电力、通信、空调和水。     

洛克希德在NASA载人航天飞行计划中取得核心地位

洛克希德·马丁公司令人吃惊地击败了诺斯鲁普·格鲁曼公司与波音公司组成的联盟,赢得了价值39亿美元的合同,为NASA设计建造“猎户座”———一种将取代航天飞机作为NASA主要载人飞船的航天器。到2019年,该合同的金额将高达81.5亿美元,最终合同额将取决于NASA定购多少艘这种可重用的“猎户座”飞船。就该合同展开的激烈竞争是从布什总统2004年呼吁研制一种新的乘员探索飞行器(CEV)后不久开始的。NASA的官员称,这种将替代航天飞机并能够将航天员送往月球的乘员探索飞行器可供6人乘坐,采用弹道式再入方式,明确地排除了采用空气动力学…     

欧洲空间中心将继续支持国际空间站

今年9月，美国NASA与欧空局（ESA）空间技术中心签订了一项合同。该合同为期2年，合同额为2750万美圆，用于保障国际空间站第2节点和第3节点舱的工程技术服务。第2节点内定为10月23日由航天飞机STS-120次任务发射，它将作为3个科学舱之间的过道；这3个科学舱分别为日本的“基勃”（Kibo）实验舱，欧洲的“哥伦布”（Columbus）实验室，以及美国的“命运”（Destiny）实验室。     

NASA刘易斯研究中心试验小型相控阵天线

最近,NASA的一项试验验证了一种实验型机载天线用于飞机和卫星问通信的能力。该试验为新一代小而轻的卫星天线提供了希望。 纽约州锡拉丘兹的马丁马塔电子实验室、西雅图的波音国防和航天组以及德克萨斯州麦金尼的德克萨斯仪器电子系统部研制了一种实验型相控阵天线。5月份,NASA刘易斯研究中心利用它们在一架小型喷气式飞机和NASA的ACTS(先进通信技术)卫星间进行了话音通信。     

保障NASA航天任务的S波段测距系统

NASA地面网(GN)为航天飞机和科学航天任务的轨道确定提供距离和多普勒数据,这些数据来自佛罗里达的梅里特岛,弗吉尼亚的沃洛普斯岛和百慕大的跟踪站。本文叙述了按哥达德航天中心(GSFC)“设备改造计划”、而研制的新一代S波段侧音测距设备。这种测距设备加进了几种新的性能,强调了在后十年中保障NASA任务的设备可靠性和可维修性。     

美国新型火箭将大量继承航天飞机技术

随着航天飞机退役时间的迫近,NASA正在全力发展作为替代方案的新一代航天运载器--载人运载火箭(CLV),并希望缩减研制费用和实现新老系统之间的平稳转换.按照NASA的设想,将用CLV和"载人探测飞船"(CEV)的组合代替过去的航天飞机执行载人航天任务.     

利用商业技术和工业标准开发综合指控中心

为使指控中心的开发具有最快的速度和最大灵活性,必须在工程中采用商业现成技术以及工业标准才能成功。在约翰逊航天中心指控中心设施开发中已证明采用这些技术是成功的,不仅确保了工程的成功,而且还可为各种NASA航天计划提供综合指控能力。该指控中心设施(CCC)不仅用作航天飞机计划的任务指控中心(MCC),而且为自由号空间站计划提供同样的功能。把重点放在商业现成(COTS)产品和工业标准上,该CCC就能同时为两项航天计划提供多种综合的控制功能,不需要大量为各航天计划专门研制的软件和硬件。这种综合法还使CCC能接受和保障NASA的未来新载人航天计划,例如飞向火星、重返月球任务等。     

NASA选定三项航天技术飞行演示验证提案

为加速实现空间通信、深空导航和空间推进能力变革，NASA近期选择了三项技术领域提案作为飞行演示验证项目，投入资金约1．75亿美元。这三项技术领域提案包括：（1）激光通信中继演示验证。该任务将飞行验证一种可靠的、高性能、高效费比的光学通信技术，数据传输速率将是当前通信系统的100倍。（2）深空原子钟演示验证。     

深空网通信技术的发展

深空网(DSN)是由国家航空航天局(NASA)空间操作办公室(OSO)资助的,它为NASA的深空任务、月球及远地轨道任务提供通信和导航支持。深空网的设施在不断发展,其设备也用于行星探测、无线电科学以及射电天文学。在过去的30年中,深空网的通信和导航性能提高了许多个数量级。其接收灵敏度和无线电测量的数据精度接近目前可达到的最高水平,并可根据任务需要、技术发展以及资源用途进行改进。尽管一直在进行技术革新,但为了满足各种任务的要求,其操作不但要做到高度可靠,而且.还要具有通用性。 为了提高未来深空网的能力,正在积极开发先进技术。这些先进技术将在深空网中实施,将会为在通信和导航能力与航天器的质量和功率之间进行折衷提供更大的自由度。目前正在开发的主要领域有Ka波段(32GHz)技术、波束波导天线、低噪声放大器、编码、导航技术、大功率发射机以及光学技术。 本文介绍了目前正为深空网开发的技术及其在90年代中期和以后可能发挥的效益。     

NASA的先进地面站结构

本文描述了用于NASA地面网(GN)的一种新型地面站结构。该结构充分利用正在出现的各种新技术,显著地减小了体积、操作复杂性、操作和维护费用。此结构以空间通信先进系统计划办公室负责研制的新接收机为基础,可以在同一电子系统中综合进地面网和天基网的两种工作模式。通过软件以及电耦合器件(CCD)技术,使其具有极强的重组配能力,具备多种工作模式。而且,功能高度模块化,可根据任务任意选用,最终的系统包括先进的射频、数字和远控技术,能为大量NASA的通信和跟踪任务带来巨大的性能改善和操作及成本的降低。     

航天飞机时频传递实验

一、引言 1.背景美国航空航天局(NASA)的空间和地面应用处正在考虑一项航天飞机实验,用来验证几种比对全球高精密时钟和原始频标的技术。该实验准备在航天飞机上装一台氢脉泽时钟,利用微波和激光脉冲信号比对航天飞机上的空间时钟与地面站上的时钟。提出该项实验的目的是验证几种时间传递技术,这些技术能以1毫微秒以上的精度比对时钟时间,以10~(-14)以上的精度比对时钟频率。能以10~(-14)的精度比对频率这种能力是本项实验的独到之处。目     

基于知识的自动测试设备

一、引言 1983年,NASA在肯尼迪航天中心(KSC)成立了一个具有发射操作和传统软件开发经验的工程师小组。他们的任务是确定人工智能技术在目前航天飞机地面保障设备的控制和监视中的实用性。现有的控制和监视系统(发射处理系统即LPS)比用于“登月”计划的系统大有改进,但十多年过去了,仍未完全达到其设计指标。由于LPS的传统编程环境,加上计算机中可用的存贮空间非常有限,导致软件的生产和维护费用高昂、容量有限并且难于调试。     

美国跟踪和数据中继卫星系统的成就

美国航空航天局的第一颗跟踪和数据中继卫星(TDRS-1)于1983年4月4日用航天飞机发射,经过对卫星本身及设在白沙的地面站进行全面测试后,于1984年底开始正式供用户部门使用。TDRS-2因挑战者号航天飞机失事而未能入轨,接着在1988年9月和1989年3月分别成功地将TDRS-3和TDRS-4发射入轨。于是,在1989年10月25日宣布由两颗工作星和一颗在轨备份星组成的基本TDRSS系统投入运转。1985年到1989年间,TDRSS已经为用户提供了150万分钟的通信,为航天飞机和陆地卫星等用户提供了高速率数据传输,为太阳散逸层探测器(SME)和地球辐射平衡观测卫星(ERBS)等用户提供了低速率数据传输。1985年以来,单单航天飞机和太空实验室的飞行已经采集了17万分钟的数据。 TDRSS系统的成功使NASA局能够按计划关闭许多全球布设的地面测控站,并从老的地面测控网逐步过渡到天基测控网,以保障近地轨道航天器的任务。已用TDRSS系统保障的航天任务演练了所有的基本测控业务,证实了系统方案的正确性,NASA局评价了TDRSS系统5年测控工作,并确定了两个参数以衡量系统传送用户遥控指令和遥测数据的能力。这两个参数是可用性和成功率。可用性是系统在每周7天,每天24小时内能满足任一个或所有用户航天器测控要求的准备程度。成功率是系统实际完成测控业务的能力,是实际提供的保障与预期安排的保障之比。     

美国正在实施的几项新型运载火箭发动机计划

美国NASA和空军的几家研究试验机构正在着手对几种火箭发动机进行关键性的试验.这些试验将加快NASA的X-33和X-34有翼试验火箭及波音公司的“德尔它”4渐进一次性运载火箭(EELV)将要使用的三种先进低成本推进系统的研制.这也是2O多年中美国首次研制新的大型火箭推进系统.7O年代末,美国研制了航天飞机主发动机(SSME),此后再没有实施过大型火箭发动机研制计划.新发动机研制试验计划将使NASA马歇尔航天飞行中心、斯坦尼斯航天中心和空军研究实验室推进部的推进技术研究试验再度活跃.     

新世纪技术验证计划的小卫星通信

NASA下一世纪科学探索方式将基于廉价频繁的卫星发射,这些卫星将是轻型、低成本、高度自主的小卫星。通过“新世纪计划”(NMP),NASA准备创建一种新的高度综合的方法,对实现这些卫星目标的一系列技术进行开发和空间验证。要满足这些想象的任务要求,并突出降低寿命期成本的目标,对卫星设计、制造和操作各方面将提出挑战。本文集中讨论先进通信系统的体系结构和技术,这些都是NMP已明确的关键性能需求,也是空间验证计划当前选定的内容。这些系统主要分三大类:小型深空通信,极高码速率近地通信和短程通信。其应用包括:空—地链路,行星间飞行器及其着陆器和漫游年之间数据中继的航天器间链路,以及通过星间交叉链路和数据中继卫星的近地卫星通信。本文将从用途和关键性能参数(如质量、体积、效率和成本)来讨论射频(400MHz-32GHz)和光通信技术。     

NASA的扩展通信网

NASA航天任务操作和数据系统管理局(MO＆DSD)的通信(Nascom)部要进行一项重大的新工程,即开发Nascom扩展网,以实现其工作数据传递的长远服务目标,为自由号空间站计划、地球观测系统(EOS)及其它计划服务。该NAUG是正在开发的Nascom地面通信网,以适应20世纪90年代中期及其以后的工作通信的需求。NAUG网的开发将以开放系统互连参考模式(OSI-RM)为基础。本文介绍了NAUG网的结构、子系统、布局和业务;阐述了Nascom网与空间站信息系统(SSIS)其它部件相互连网的一些问题;讨论了工作环境。本文还提出了有关的研究领域及NAUG网如何在1998年提供宽带业务的最新设想。     

NASA修订“重返月球计划”

2006年1月，美国国家航空航天局（NASA）修订了“重返月球计划”，强调采用通用性更好的乘员探索飞行器（CEV）与乘员运载火箭（CLV）。NASA不再为这2种飞行器分别研制上面级火箭发动机，而将采用“阿波罗”时代J-2发动机的衍生型号。此前NASA曾计划采用航天飞机的主发动机作为乘员运载火箭的上面级发动机。     

PILOT:一个智能化的分布式系统管理器

NASA约翰逊航天中心正在作一系列研究,探索提高当前和未来载人指控中心工作效率和实用性的途径。实时数据系统(RTDS)工程已研究了几种技术并用于指控中心环境。该环境是以工程工作站构成的多机种网络,该网中仿真的和实际的航天飞机任务现场数据作实时分配。该系统由一组复杂的交互进程组成,必须以最少的停顿时间提供多种服务。本文介绍一些能保证系统各功能高度可靠和高度可用的方法。包括一个进程可见性工具,一个本地工作站环境监视器,一个网络级通信工具和一个采用人工智能技术的全局进程。