Minibana

Minitrack Network var det första amerikanska satellitspårningsnätverket som blev i drift 1957. Det användes för att spåra flygningar av Sputnik , Vanguard , Explorer och andra tidiga rymdförsök. Minitrack var stamfadern till Spacecraft Tracking and Data Acquisition Network (STADAN) och Manned Space Flight Network (MSFN).

Ursprung

När förslagen om satelliter flöt i mitten av 1950-talet uppstod naturligtvis frågan om att spåra dem. Tre tillvägagångssätt övervägdes:

De optiska och radarinflygningarna krävde inte ett samarbetande mål, men hade det stora problemet med att förvärva, eller att hitta målet i första hand, eftersom de hade mycket små synfält. NRL-förslaget behövde en sändare på målet, men kunde enkelt mäta ett mål var som helst i ett brett synfält. NRL-förslaget accepterades och förvandlades till basen för Minitrack-stationerna.

Från ett NASA historiedokument:

samlades Milton Rosen, John Mengel och Roger Easton informellt på NRL och skapade ett dokument med titeln "Proposal for Minimum Trackable Satellite (Minitrack)". Inget datum och inga författare är listade i denna nyckelrapport; men enligt Rosen föregick den bara några dagar en mer formell rapport med titeln "A Scientific Satellite Program", 13 april 1955, skriven av NRL Rocket Development Branch. Bilaga B till detta dokument var märkt "The Minitrack System" och var nästan identisk med föregångaren på några dagar. Namnet "Minitrack" som nu dyker upp för första gången på papper, myntades av John Mengel.

Utveckling

Det ursprungliga förslaget hade bara ett enda par stationer. Detta insåg dock snart att det var otillräckligt. Från NASA:s historia:

Före slutet av 1955 förändrades idéerna drastiskt. Först insåg man att ett enda par av stationer skulle ge mycket begränsad geografisk täckning, vilket gör datainsamlingen svår och ackumuleringen av orbitaldata mycket långsam. Fyra par stationer över hela södra USA föreslogs därefter. Idén om ett "radiostängsel" var implicit i detta förslag; dvs skapandet av en lång kedja av överlappande antennmönster som satelliten måste skära ofta. Problemet var att den planerade orbitallutningen för Vanguard-satelliten skulle hålla den borta från södra USA för mycket av tiden. Nästa logiska steg var byggandet av ett långt nord-sydlig stängsel som satelliten skulle passera genom nästan varje omloppsbana. Men Vanguard-programmet kunde inte ekonomiskt stödja en lång kedja av parade stationer; dessutom visade ytterligare eftertanke snart att fullständiga omloppsdata kunde beräknas från enbart vinkelspårning (interferometrisk). Dessa förändringar i tänkandet manifesterade sig i en rapport som beskriver en kedja av nio enkla Minitrack-stationer utspridda längs den 75:e meridianen . Till vissa ingenjörers beklagande släpptes funktionerna för avstånds- och hastighetsmätning.

Den tekniska önskvärdheten med Minitrack-stationer på främmande mark var en sak; mer formidabla var förhandlingar om plats, förberedelser och logistik. Situationen var särskilt akut i sydamerikanska länder som var känsliga för amerikanska baser och där transport- och kommunikationsmöjligheter var primitiva. Tyvärr krävde Minitrack-stationer radiotysta platser som vanligtvis inte är samexisterande med de även önskade kommunikationslänkarna och försörjningsfaciliteterna. [...]

Platsvalsteamet hade valt sex sydamerikanska platser: Havanna , Panama , Quito , Lima , Antofagasta och Santiago ; men vem skulle åta sig den imponerande uppgiften att sätta upp stationer utanför själva USA? Den amerikanska armén, i kraft av sin IAGS-erfarenhet, var det logiska valet. I september 1956 inledde arméns ingenjörschef konstruktion vid de sex platserna på begäran av NRL. Mer specifikt föll uppgiften på den specialinrättade Project Vanguard Task Force från Army Map Service. Det bör här nämnas att de sydamerikanska platserna, även om de var nära stora städer, i allmänhet låg en bit från moderna anläggningar och deras tillhörande radiobrus. Isoleringen och de primitiva förhållandena orsakade problem med logistik och operatörsmoral i början.

Minitrack-platserna på den kontinentala USA etablerades med större lätthet. Marinen satte upp och drev Blossom Point och San Diego stationer; det sistnämnda är på Brown Naval Auxiliary Air Station, nära Chula Vista, Kalifornien , och drivs av Naval Electronics Laboratory . Stationerna nedåtgående från Cape Canaveral sattes upp i samarbete med Storbritannien och drevs av den amerikanska flottan och flygvapnet. Efter överläggningar om spårningskrav, logistik och supportanläggningar valdes Antigua och Grand Turk slutligen för downrange-stationer istället för de ursprungligen planerade Barbuda och Mayaguana . [...]

Blossom Point-stationen, bara 56 km sydost om Washington, DC , togs i drift i juli 1956 och anställdes snart som ett utbildningshögkvarter för Minitrack-operatörer och som en testanläggning för Minitrack-utrustning. Under IGY och efter det gick många utländska medborgare Minitrack-kursen på Blossom Point. Faktum är att NRL:s och NASA:s vilja att anställa och utbilda utländska medborgare vid stationerna Minitrack och STADAN avsevärt underlättade uppgiften att placera amerikanska anläggningar på främmande mark. Minitrack-stationer har "förtjänat sitt stöd" många gånger som icke-politiska, no-strings-attached representanter för USA.

Det fullständiga Minitrack-nätverket med tio stationer togs i drift under oktober 1957, med den elfte, i Woomera, Australien , tillsatt en månad senare. Det borde redan vara uppenbart att Minitrack-nätverket inte var en statisk sak. Stationer lades till och subtraherades allteftersom rymdprogrammet krävde. Större satelliter med mer sändarkraft gjorde stationer som Antofagasta överflödiga. Politiska trakasserier på Kuba gjorde det uppenbart redan i september 1957 att Havanna-stationen förmodligen skulle behöva flyttas.

Tekniska problem

Även om en Minitrack-station kunde mäta vinklarna till satelliterna mycket exakt, krävde ytterligare arbete att använda denna information för att bestämma en omloppsbana.

  • Placeringen av stationen måste vara känd mycket noggrant. Före satelliterna hade varje kontinent sitt eget koordinatsystem för mätning, och förhållandet mellan dessa system var inte känt exakt.
  • Tiden på stationen måste vara exakt känd. Lösningen var att ställa in en exakt klocka på varje station och kalibrera den genom att jämföra med radiosändningarna från WWV .
  • Eftersom mer än en observation behövs för att bestämma en exakt omloppsbana, måste data från varje station skickas till en central plats för omloppsbestämning. Detta var svårt eftersom stationerna låg i radiotysta områden, som därför hade liten kommunikationsinfrastruktur. Den amerikanska armén slog till och byggde nya kommunikationsanläggningar för stationerna.

Minitrack och Sputnik

Den 1 oktober 1957 var Minitrack klar med undantag för utcheckningen av några teletyplänkar och kalibreringen av några stationer. Tre dagar senare började Sputnik-1 korsa Minitrack-stängslet var 96:e minut; men den sände på 20 och 40 MHz. Minitrack-operatörer visste att Sputnik 1 passerade ovanför men kunde inte spåra den med 108 MHz-interferometrar.

Sputnik 1 sände i amatörradiobanden och fick bra publicitet när skinkor över hela världen fick upp signalerna. Arméns radioingenjörer och många amatörer tillbringade natten den 4 oktober 1957 med att bygga och modifiera sin utrustning för dopplerspårning. Orbital data var tillgänglig inom en dag. På NRL hade minitrack-teamet redan börjat modifiera Minitrack för 40 MHz-mottagning. Uppmärksammade av radiomeddelanden om Sputnik-uppskjutningen, brände de midnattsoljan genom att skära 40 MHz-dipolerna och planerade nätverksmodifieringar. 40 MHz-korsningar installerades snabbt i Blossom Point, San Diego och Lima; och senare i Santiago och Woomera. På flera dagar mottogs bra spårningsdata. Sputnik 1 och Sputnik 2 gav faktiskt Minitrack bra shakedown-körningar.

Medelåldern: 1958-1962

När de amerikanska satelliterna Explorer och Vanguard lanserades några månader senare kunde Minitrack enkelt spåra dem. Detta fungerade tillräckligt bra för att Minitrack-interferometrarna också utgjorde den grundläggande spårningsmetoden för det efterföljande STADAN-nätverket.

Den sista främsta IGY Minitrack-stationen togs i drift vid Woomera under oktober 1957. Utanför några mindre omläggningar och tillägg av platser och ombyggnad av tillfälliga installationer, gjordes inga större förändringar av Minitrack förrän den stora 26-m paraboloidantennen installerades på den nya Fairbanks plats i maj 1962. [...] Under denna period spårade Minitrack-nätverket enkelt de få, relativt enkla vetenskapliga satelliter som passerade ovanför. Det var en tid av intensiv planering, forskning och utveckling när nationen planerade rymdprogram som snart skulle mätta Minitracks kapacitet.

Förvandling till STADAN

När satelliterna växte sig större och mer sofistikerade, fanns det ett antal problem som Minitrack inte kunde hantera bra, och vissa funktioner som inte behövdes. Dessa inkluderade:

  • Satelliter i polära banor. Detta krävde nya webbplatser att spåra.
  • Satelliter i synkrona banor. Dessa har lager som ändras långsamt (eller kan vara helt stationära). Detta gör vinkelspårning mycket mindre användbar. Vad som behövs i detta fall, speciellt för manövrar av sådana satelliter, är räckvidd och räckviddshastighet. Minitrack kunde inte göra dessa mätningar. En mycket liknande situation finns för satelliter som är nära apogeum i excentriska banor.
  • Ett behov av mycket större datareturbandbredder och därmed större antenner. Nimbus var den första satelliten som betonade detta problem, eftersom den började returnera bilder snarare än bara grundläggande telemetri.
  • Fler, och mer automatiserade, telemetri- och kommandoanläggningar, i takt med att antalet satelliter och deras sofistikerade ökade.
  • Mycket mindre behov av blind spårning. Eftersom uppskjutningsräckvidden förbättrade sin spårning fanns bra orbitalelement tillgängliga innan missilen ens lämnade räckvidden.

För att möta dessa nya behov gjordes ett antal grundläggande förändringar i Minitrack-nätverket:

  • Webbplatsändringar, stängningar och tillägg.
  • Lägger till större 12 m (39 fot) och 26 m (85 fot) tallrikar på vissa platser.
  • Lägga till Goddard Range och Range Rate spårningsutrustning (GRARR).
  • Lägger till nya automatiska telemetri- och kommandoantenner (SATAN).
  • Större och mer automatiserade markkommunikationslänkar mellan stationer.

Det resulterande nätverket från början av 1960-talet kallades Spacecraft Tracking and Data Acquisition Network, eller STADAN.

Se även

Bibliografi

  • William R. Corliss (1974). "NASAs tekniska rapport CR 140390, Historier om rymdspårnings- och datainsamlingsnätverket (STADAN), det bemannade rymdflygningsnätverket (MSFN) och NASA:s kommunikationsnätverk (NASCOM)". NASA. hdl : 2060/19750002909 . {{ citera journal }} : Citera journal kräver |journal= ( hjälp )
  • Schroeder, CA; Looney, Jr., CH; Carpenter, Jr, HE (1957). "Project Vanguard Report #18" . Naval Research Laboratory, Washington DC Arkiverad från originalet den 4 mars 2016. {{ citera tidskrift }} : Citera tidskrift kräver |journal= ( hjälp ) CS1 underhåll: flera namn: lista över författare ( länk )
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Minitrack&oldid=1091160904 "