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看NASA长航时高空气球飞行用什么天基测控链路 精选

已有 4728 次阅读 2016-4-11 13:57 |个人分类:浮空器|系统分类:科普集锦| style, color, nasa, 长航, 高空气球

        NASA的超长航时气球项目(ULDB)旨在打造飞行时间超过100天,有效载荷大于1吨的平流层飞行平台,在2015年,NASA完成了代号662NT气球的发放,气球从新西兰的瓦纳卡出发,经过32天的时间,横跨南美,绕过非洲,最后在澳大利亚降落,几乎完成了环球飞行。



      要完成如此飞行壮举,测控链路是至关重要的一环,距离超过了10000公里,靠视距链路的接力肯定不合算,NASA一定也用了天基测控链路,具体是什么链路呢?在NASA公布的文献中没有看到具体描述,不过美国的科学家还是很开放的,经常在tweeter等社交媒体上发布工作照片,也许我们能通过这个渠道窥豹一斑。


This hi-tech mushroom gives PoGOLite high speed communications during flight .    来源是POGolite(The Polarised Gamma-ray Observer)项目的tweeter账号,这个高空气球项目是在2011年进行球载飞行试验的。


 Grips(Gamma-Ray Imager/Polarimeter for Solar flares)项目在飞行过程中的照片,来自GRIPS项目的tweeter。该高空气球项目2016年1月底在南极洲麦克默多站发放,飞行11天。这张上面铱星(iridium)标识很清楚。


COSI Compton Spectrometer and Imager项目的吊舱,正在进行户外测试。注意左上角的铱星天线!该项目预计2016年4月在新西兰的瓦纳卡发放,目标飞行时间100天以上。


     COSI吊舱正在进行吊挂测试,注意左右两个COSI上面还有两套铱星系统?不过这个也合情合理,因为COSI项目计划飞行100天以上!


     从上面几个图中我们可以确信这些飞行试验中都用到了铱星卫星通信系统,下面简单介绍一下铱星系统。



1、铱星系统简介:
     卫星星座: 铱系统诞生于1998年,拥有一个几何结构独一无二的低轨地球(LEO)卫星网,并据此提供全球通信,覆盖范围包括一般地球同步卫星鞭长莫及的最边远极地地区。低轨卫星允许卫星移动电话或固定装置配备一个极小的外接天线便可通话,音质明亮清晰,没有较高轨卫星通信中常见的滞后和回音。铱星的卫星星座包含66颗工作卫星,组成六个轨道平面,它们分布在近地极轨道上距地球485英里(780公里)的上空,以16,832英里(27,070公里)时速,每100分钟围绕地球转一圈。卫星之间的间隔约2,800英里。星上采用先进的数据处理和交换技术,并通过星际链路在卫星间实现数据处理和交换、多波束天线。铱系统最显著的特点就是星际链路和极地轨道。星际链路从理论上保证了可以由一个关口站实现卫星通信接续的全部过程。
    通信网络: 卫星星座布局确保地球上任何位置在任何时间至少被一颗卫星覆盖,每颗卫星与其他四颗卫星形成交叉链接—其中两颗在相同轨道平面上,另两颗在相邻平面上。卫星不必覆盖地面关口站,而是通过星际链路将通话信号传送到铱星关口站,关口站再将通话信号发送到地面电话和数据通信网络中。(如果通话是在铱星系统内两个电话之间进行,则不必通过关口站,而直接在卫星之间传送。)低轨卫星系统的低时延给铱系统提供良好的通信质量。
    地面设施: 铱星商用关口站设在美国亚利桑那州,主要在卫星和地面通信网络之间提供中继连接。此关口站还承担管理铱星系统内部网络节点和链路的功能。铱星在美国弗吉尼亚州设有卫星网络运行中心,提供卫星网络的运行控制和支持服务,并在亚利桑那州设有备用支持中心,公司还在全球四个战略位置上部署了遥测跟踪控制站。铱星系统在L频段(1616~1626.5MHz)上传送卫星语音和数据信号,而星际链路、地面上行和下行链路则使用Ka频段的频率。



 通信用户: 铱星的主要服务对象是那些没有陆地通信线路或手机信号覆盖的地区,以及信号太弱或超载的地区,为身处这些地区的用户提供可靠的通信服务,其商业服务市场包括航海、航空、急救、石油及天然气开采、林业、矿业、新闻采访等领域。铱星还为美国国防部及其他国家的国防部门提供卫星通信服务。

   解决方案:铱星可提供各种特殊领域使用的专用产品和服务,包括航海和航空设备、跟踪系统及安全服务设备等,为远地客户提供各种坚实可靠的解决方案。

 

2、铱星系统信号覆盖范围:全球(包括南北两极)

    铱系统最大的优势是其良好的覆盖性能,可达到全球覆盖。极地轨道使得铱系统可以在南北两极提供畅通的通信服务。铱系统是唯一可以实现在两极通话的卫星通信系统。



      看这几张图上的铱星天线长的都一样,了解的朋友都知道,铱星数据通信也有很多产品的,那这个长的像蘑菇头的铱星天线系统是哪款产品呢?问度娘!图片搜索,果然有答案。



铱星通讯终端 Iridium pilot

      Iridium Pilot是下一代全球宽带海事通讯终端,设计用于最恶劣的海洋环境条件,可适应烈日、严寒、大风等各种气象条件(看来没吹牛,南极那么恶劣都用了)。性能稳定可靠,可提供宽带数据和高质量语音,包括南北极全球覆盖。


        Iridium Pilot具有3路独立卫星电话,船员不必排队打电话了,方便通讯联系。灵活、可承担的预付费方式,即使在高峰期也可以拨打卫星电话。Iridium Pilot甲板下单元包括3个RJ11插口,用户可同时进行3路电话,甚至在数据传输时。可将船员电话与船上的商务电话区分开,进行简化计费。


        用于电子邮件、网页浏览或社交媒体,Iridium OpenPort宽带业务可提供灵活的、高稳定可靠的数据业务。可从系列配置的数传速率中选择,以满足各种需要。作为一种分组交换业务,Iridium OpenPort业务相对于电路交换业务大大减少了海事通讯费用,而且可根据需要选择语音和数据业务。:  


 特点:
     •全球覆盖 ;
     •高速数据 ;
     •3路独立卫星电话 ;
     •全球服务计划(包括5年有限保修,附件1年有限保修);
     •容易安装 。

   技术参数:
     •天线:高 230 mm ,直径 570 mm ,重 11 kg ;
     •甲板下单元:高 200 mm ,宽 250 mm ,直径 55 mm ,重 1.35 kg ;
     •数据:高达 134 kbps ,双向,Iridium OpenPort宽带业务 。




       一不小心还在国外的一家网站上找到了报价,4495刀,不算贵呀,国外报价,仅供参考,不用谢,我是雷锋。


一个彩蛋:

   

      GRIPS项目组还发了一张图片,说是在进行TDRSS(跟踪与中继卫星)的测试,(感慨一下GRIPS一个在南极上空转圈的项目竟然还用了视距测控,铱星链路和中继卫星三套冗余)如果是美国的跟踪与中继卫星,应该是TDRS系列产品,这个浮空君不熟悉,您有高见请留言赐教,不胜感激。


      暗号:开通头条号




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