تتبع ونقل البيانات عبر الأقمار الصناعية

قمر التتبع ونقل البيانات ( TDRS ) هو نوع من أقمار الاتصالات الصناعية، ويُشكّل جزءًا من نظام تتبع ونقل البيانات عبر الأقمار الصناعية (TDRSS) الذي تستخدمه وكالة ناسا ووكالات حكومية أمريكية أخرى للاتصالات من وإلى "منصات المستخدم" المستقلة، مثل الأقمار الصناعية ، والبالونات، والطائرات، ومحطة الفضاء الدولية ، والقواعد البعيدة كمحطة أموندسن-سكوت في القطب الجنوبي . صُمّم هذا النظام ليحل محل شبكة عالمية قائمة من المحطات الأرضية التي كانت تدعم جميع رحلات ناسا المأهولة وأقمارها الصناعية غير المأهولة في مدارات أرضية منخفضة. كان الهدف الرئيسي من تصميم النظام هو زيادة مدة اتصال هذه المركبات الفضائية بالأرض وتحسين كمية البيانات التي يمكن نقلها. صُمّمت جميع أقمار TDRSS وبُنيت لتُطلق وتعمل في مدار متزامن مع الأرض ، على ارتفاع 35,786 كيلومترًا (22,236 ميلًا) فوق سطح الأرض.  

قامت شركة TRW ببناء الأقمار الصناعية السبعة الأولى لنظام TDRSS . أما الإصدارات الثلاثة اللاحقة، فقد تم تصنيعها بواسطة قسم أنظمة الأقمار الصناعية التابع لشركة بوينغ . تم إطلاق ثلاثة عشر قمراً صناعياً، إلا أن واحداً منها دُمر في كارثة تشالنجر . تم إيقاف تشغيل القمر الصناعي TDRS-1 في أكتوبر 2009. ^{[ 1 ]} وتم إيقاف تشغيل القمر الصناعي TDRS-4 في ديسمبر 2011. يوجد حالياً عشرة أقمار صناعية من نظام TDRSS قيد الخدمة. ^{[ 2 ]} يتولى مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا إدارة جميع أقمار TDRSS الصناعية . ^{[ 3 ]} مُنح عقد تصنيع الإصدارين L وK من نظام TDRS لشركة بوينغ في 20 ديسمبر 2007. ^{[ 4 ]} في 30 نوفمبر 2011، أعلنت ناسا قرارها بطلب قمر صناعي إضافي من الجيل الثالث لنظام TDRS، وهو TDRS M. ^{[ 5 ]}

في عام 2022، أعلنت وكالة ناسا أنها ستبدأ بالتخلص التدريجي من نظام TDRS وتسليم خدمات الترحيل عبر الأقمار الصناعية إلى مزودين تجاريين. ^{[ 6 ]} وفي عام 2024، أعلنت أنه على الرغم من أن أقمار TDRS الصناعية ستستمر على الأرجح في العمل لعقد أو أكثر، فإن جميع المهمات المدارية الجديدة ستتواصل عبر شبكات أقمار صناعية تشغلها جهات خاصة. ^{[ 7 ]}

أُطلق أول قمر صناعي لتتبع ونقل البيانات عام 1983 على متن مكوك الفضاء تشالنجر في رحلته الأولى، STS-6 . وقد تعطلت المرحلة العلوية بالقصور الذاتي، التي بنتها شركة بوينغ، والمُخصصة لنقل القمر الصناعي من مدار تشالنجر إلى مداره النهائي المتزامن مع الأرض، مما حال دون وصول القمر الصناعي إلى المدار الصحيح. ونتيجةً لذلك، كان من الضروري توجيه القمر الصناعي لاستخدام محركاته الصاروخية الداخلية لنقله إلى مداره الصحيح. أدى هذا الاستهلاك للوقود إلى تقليل قدرته على البقاء في مدار ثابت بالنسبة للأرض ؛ وبحلول أواخر عام 1997، تغير المدار إلى الحد الذي مكّن القمر الصناعي من رؤية القطب الجنوبي، وتم تركيب محطة اتصال صاعدة/هابطة في محطة أموندسن-سكوت بالقطب الجنوبي في يناير 1998؛ ^{[ 8 ]} وشكّل القمر الصناعي TDRS-1 وصلة اتصال صاعدة مهمة لأبحاث القطب الجنوبي حتى عام 2009.

دُمِّر القمر الصناعي الثاني لتتبع ونقل البيانات مع مكوك الفضاء تشالنجر بعد وقت قصير من إطلاقه خلال مهمة STS-51-L في يناير 1986. أُطلقت الأقمار الصناعية الخمسة التالية لنظام TDRSS، التي بنتها شركة TRW، بنجاح على متن مكوك فضائي آخر. كما أُطلقت ثلاثة أقمار صناعية لاحقة، من صنع شركة بوينغ، بواسطة صواريخ أطلس في عامي 2000 و2002. وقد لخص بيان صحفي صادر عن وكالة ناسا ^{[ 9 ]} قدرات النظام ككل.

"بفضل عملها بشكل منفرد، وفرت محطة TDRS-1 تغطية اتصالات أكبر، لدعم مهمة مكوك الفضاء في سبتمبر 1983، مما وفرته شبكة محطات التتبع التابعة لناسا بأكملها في جميع مهمات مكوك الفضاء السابقة."

من المقرر إيقاف تشغيل الجيل الأول من نظام TDRS في عام 2015. ^{[ 5 ]}

تقع محطتا استقبال الأقمار الصناعية TDRSS في مجمع وايت ساندز التابع لوكالة ناسا، في منطقة لاس كروسيس . تمر جميع الأوامر اللاسلكية وبيانات القياس عن بُعد المُستقبلة من وإلى أقمار التتبع ونقل البيانات عبر هاتين المحطتين في مجمع وايت ساندز. في البداية، تم تصميم وبناء نظام محطة أرضية واحدة كبيرة لـ TDRSS. ولكن بعد سنوات، ونظرًا لزيادة طلب المستخدمين، أمرت ناسا بتصميم وبناء نظام محطة أرضية ثانٍ على بُعد حوالي 5 كيلومترات (3.1 ميل) . وبذلك، يوجد الآن محطتا استقبال أرضيتان متطابقتان وظيفيًا وفائضتان للأقمار الصناعية، تُعرفان باسم مجمع وايت ساندز . ونظرًا لوجود منطقة حظر، وعدم توفر دعم للمستخدمين فوق المحيط الهندي، تم بناء محطة أرضية في غوام لدعم TDRSS. ^{[ 2 ]} 

صُممت أنظمة الاتصالات في أقمار TDRSS الصناعية لدعم مهام متعددة في آن واحد. يحتوي كل قمر صناعي على أجهزة أنظمة اتصالات إلكترونية تعمل بنطاقات S و K _u (للجيل الأول فقط) و K _a ( للجيل الثاني فقط)، وتعمل هذه الأجهزة بترددات حاملة مختلفة وتدعم معدلات بيانات متنوعة. ^{[ 11 ]} تتميز أقمار بوينغ الأحدث بقدرتها على دعم اتصالات أكثر من أقمار TRW الأقدم.

مصدر القسم: الموقع الرسمي لـ NASA TDRSS ^{[ 12 ]}

• الجيل الأول من أجهزة TDRS: من الطراز A إلى الطراز G
• الجيل الثاني من نظام TDRS: الطرازات من H إلى J
• الجيل الثالث من نظام TDRS: النماذج من K إلى M ^{[ 13 ]}
• موقع الإطلاق: كيب كانافيرال ، الولايات المتحدة الأمريكية
• مركبة الإطلاق: مكوك الفضاء ، أو معزز أطلس 2 أو أطلس 5
• الكتلة: 2108.0  كجم
• القدرة الاسمية: 1700.0  واط

• 
  تم نشر نظام TDRS على متن STS-54 مع معزز IUS .
• 
  الجيل الأول من نظام TDRS.
• 
  الجيل الثاني من نظام TDRS.
• 
  TDRS-G في مركز كينيدي للفضاء .
• 
  القمر الصناعي TDRS-K قبل إطلاقه في مركز كينيدي للفضاء.

• الصفحة الرسمية لمركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا TDRS K/L
• الصفحة الرسمية لشبكة الفضاء التابعة لمركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا

• صفحة نظرة عامة على برنامج TDRSS التابع لناسا
• بوينغ الجيل الثاني
• بوينغ الجيل الثالث