ATS-6

ATS-6 ( Applications Technology Satellite-6 ) ^[2] fue un satélite experimental de la NASA , construido por la División de Espacio y Electrónica de Fairchild ^{[3] [4]} Se lo ha llamado el primer satélite educativo del mundo, así como el primer satélite experimental de transmisión directa del mundo como parte del Experimento de Televisión Instruccional por Satélite entre la NASA y la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO). Fue lanzado el 30 de mayo de 1974 y desmantelado en julio de 1979. En el momento del lanzamiento, era el satélite de telecomunicaciones más poderoso en órbita. ^[5] ATS-6 llevó a cabo no menos de 23 experimentos diferentes e introdujo varios avances. Fue la primera nave espacial estabilizada de 3 ejes en órbita geoestacionaria . También fue el primero en utilizar experimentalmente con cierto éxito la propulsión eléctrica en órbita geoestacionaria. También llevó a cabo varios experimentos de física de partículas , incluido el primer detector de iones pesados ​​en órbita geoestacionaria.

Durante sus cinco años de vida, el ATS-6 transmitió programación de conexión a varios países, entre ellos India, Estados Unidos y otras regiones. El vehículo también realizó pruebas de control de tráfico aéreo , se utilizó para practicar técnicas de búsqueda y rescate asistido por satélite, transportó un radiómetro experimental que luego se utilizó como instrumento estándar a bordo de los satélites meteorológicos y fue pionero en la transmisión directa de televisión.

El ATS-6 fue un precursor de muchas tecnologías que todavía se utilizan hoy en día en naves espaciales geoestacionarias: gran antena desplegable, control de actitud de 3 ejes con capacidad de giro, orientación de la antena mediante detección de RF, propulsión eléctrica , radiómetro meteorológico en órbita geoestacionaria y transmisión directa a los hogares . También es posible que el ATS-6 fuera un precursor de los grandes satélites ELINT como Mentor .

El ATS-6 fue lanzado el 30 de mayo de 1974 por un vehículo de lanzamiento Titan III-C (3C-27). La nave espacial se insertó directamente en la órbita geoestacionaria . Esto redujo los requisitos de combustible a bordo a menos de 40 kilogramos (88 libras) (para una masa total en el lanzamiento de casi 1.400 kilogramos (3.100 libras)). La inserción en órbita de alta precisión redujo aún más la cantidad de combustible necesaria para el posicionamiento final a 9 kilogramos (20 libras). Esto permitió una extensión de la vida útil de los 2 años originales a 5 años, incluso teniendo en cuenta el fallo prematuro del subsistema de propulsión eléctrica (el requisito de combustible para mantener la posición era de alrededor de 1,6 kilogramos por año (3,5 libras/a)).

Una de las principales innovaciones del ATS-6 fue una antena desplegable en vuelo de más de 9 metros (30 pies) de diámetro. El reflector de la antena se enrollaba durante el lanzamiento bajo el carenado del vehículo de lanzamiento y se desplegaba en órbita como un paraguas. El reflector de la antena estaba construido a partir de 48 costillas de aluminio, que sostenían una malla de Dacron metalizado. Los alimentadores de la antena (en las bandas C , S , L , UHF y VHF ) se colocaron en el cuerpo de la nave espacial, de cara al reflector de la antena, y se conectaron a la antena y a los mástiles de los paneles solares mediante una armadura de plástico reforzado con fibra de carbono ( CFRP ). Los paneles solares estaban montados rígidamente en dos mástiles desplegables. Tenían forma de semicilindro, lo que proporcionaba una potencia relativamente constante (595 W al principio de su vida útil). La energía eléctrica era suministrada durante los eclipses por dos baterías de níquel-cadmio de 15 A·h de capacidad, que alimentaban un bus regulado de 30,5 V. Las dimensiones del satélite en órbita eran 15,8 metros (52 pies) de ancho por 8,2 metros (27 pies) de alto.

Esta parábola de antena desplegable fue diseñada y desarrollada por Lockheed Missiles and Space Company (LMSC), ahora Lockheed Martin , bajo subcontrato de Fairchild Aerospace , después de varios años de pequeños contratos de estudio en LMSC. El director del programa en LMSC fue GKC (Colin) Campbell. El despliegue del reflector se inició mediante cortadores de cable SQUIB operados pirotécnicamente. El tiempo de despliegue fue del orden de 2,5 segundos produciendo 3.400 newton-metros (2.500 lb⋅ft) de torque en la interfaz de la nave espacial. La superficie del reflector fue diseñada para un funcionamiento óptimo en frecuencias de banda S. ^[6] Pesaba 83 kilogramos (182 lb) en el lanzamiento y estaba almacenado en un volumen toroidal (con forma de rosquilla) de aproximadamente 1,8 metros (6 pies) de diámetro y 250 milímetros (10 pulgadas) de espesor. Se fabricaron tres modelos, el STM o modelo de prueba estructural, el reflector F y el reflector G. El STM fue destruido por Fairchild poco después de que el programa terminara y el modelo F fue lanzado con la nave espacial en 1972. El modelo G permaneció desprotegido en el estacionamiento de Farchild durante varios años antes de ser donado al Smithsonian . ^{[ cita requerida ]} Bill Wade, el asistente del gerente del programa y gerente de pruebas del programa, apoyó al Smithsonian en la restauración al proporcionar un conjunto completo de dibujos y especificaciones y visitó las instalaciones de Silver Hill para brindar orientación técnica. ^{[ cita requerida ]}

En el momento del lanzamiento era la superficie parabólica más grande puesta en órbita. ^{[ cita requerida ]}

ATS-6 ha sido el primer satélite geoestacionario con estabilización y apuntamiento de tres ejes., ^[7] Este subsistema era capaz de un apuntamiento de alta precisión (mejor que 0,1° a través de las unidades de medición inercial, hasta 0,002° utilizando un interferómetro de radiofrecuencia. ^[8] ). Además, el satélite podía seguir satélites de órbita baja terrestre a través del giro, ^[9] rastreando el satélite de órbita baja terrestre a través de una detección de RF de banda S. El sistema también podía realizar orbitografía del satélite rastreado y fue un precursor del sistema operativo TDRSS . Este subsistema de apuntamiento altamente avanzado (para la época) usaba sensores terrestres y solares, un rastreador de estrellas apuntando a la estrella polar, Polaris , y tres sensores inerciales. Las mediciones de los sensores se enviaban a dos computadoras digitales (nominal y redundante), así como a una computadora analógica de respaldo . También era posible orientar el satélite utilizando sensores de radiofrecuencia. Los actuadores eran tres ruedas de inercia y propulsores de gas caliente ( monopropulsante de hidracina ). Una de las ruedas de inercia falló en julio de 1975, por lo que se desarrolló un esquema alternativo que permitía mantener la posición con las dos ruedas y propulsores restantes.

El ATS-6 estaba equipado con dos propulsores eléctricos basados ​​en la aceleración de iones de cesio , que se utilizarían para mantener la posición Norte-Sur. ^[10] El desarrollo de este subsistema siguió a intentos fallidos anteriores en la nave espacial ATS anterior. Cada uno de los propulsores tenía una masa de 16 kilogramos (35 lb), utilizaba 150 W de energía eléctrica y producía un empuje de 4 newton-metros (3,0 lbf⋅ft), con un impulso específico de 2500 s. El suministro de cesio a bordo habría sido suficiente para 4400 horas de empuje. Desafortunadamente, ambos propulsores fallaron prematuramente, uno después de 1 hora de funcionamiento, otro después de 95 horas. Sin embargo, algunos de los objetivos de los experimentos pudieron cumplirse, como la medición del empuje efectivo, la ausencia de interferencias con las cargas útiles de radiofrecuencia (de 150 MHz a 6 GHz), la no redeposición de cesio en las partes críticas de la carga útil (como el radiómetro) y la correcta neutralización de la nave respecto de su entorno.

A bordo del ATS-6 había un radiómetro , montado en el panel orientado hacia la Tierra. ^[11] Este instrumento era (para la época) de muy alta resolución. Operaba en dos canales: infrarrojo (10,5 a 12,5 μm) y luz visible (0,55 a 0,75 μm). Las imágenes tomadas con el radiómetro cubrían todo el disco terrestre, con una resolución de 1200 líneas de 2400 píxeles cada una (11 kilómetros cuadrados (6,8 millas) en infrarrojos y 5,5 kilómetros cuadrados (3,4 millas) en luz visible ). El detector de infrarrojos se enfriaba pasivamente a 115 K, y el detector de luz visible se mantenía a 300 K. Se transmitía a tierra una imagen completa del disco terrestre cada 25 minutos. Se tomaron y transmitieron varios cientos de imágenes, hasta que un componente mecánico del radiómetro falló, dos meses y medio después del lanzamiento.

La misión principal del ATS-6 era demostrar la viabilidad de la transmisión de televisión directa al hogar ( DTH ). ^[12] Para ello, además de la antena de alta ganancia, la carga útil de la nave espacial podía recibir en cualquiera de las bandas VHF, C, S y L, y transmitir en banda S (2 GHz) a través de un transmisor de estado sólido de 20 W, en banda L (1650 MHz) a 40 W, en UHF (860 MHz) a 80 W (que se utilizó para el Experimento de Televisión Instruccional por Satélite (SITE)), y con un transmisor basado en TWTA de 20 W en banda C (4 GHz). La antena produjo dos puntos en la tierra de 400.000 kilómetros cuadrados (150.000 millas cuadradas) cada uno, en los que se podía recibir la transmisión de TV con antenas de 3 metros (9,8 pies) de diámetro. Esta carga útil se utilizó por primera vez en Estados Unidos para experimentos de teleeducación y telemedicina, desde agosto de 1974 hasta mayo de 1975 como parte del experimento HET, o Salud, Educación, Telecomunicaciones desarrollado conjuntamente por la NASA y el Departamento de Salud, Educación y Bienestar de Estados Unidos (ahora DHHS ). Luego, la nave espacial se movió sobre el arco geoestacionario de 94 ° O a 35 ° E, en colaboración con la Agencia Espacial India ( ISRO ), que había desplegado en India más de 2500 estaciones terrestres receptoras. El movimiento del satélite de 94 grados Oeste a 35 grados Este, un viaje de 12.800 kilómetros (8.000 millas), se realizó desde la estación terrestre en Rosman, Carolina del Norte ^[13] . Esta reubicación implicó 2 quemas del motor del cohete a bordo. La segunda quema duró 5 horas, 37 minutos y 17 segundos. La quema más larga jamás realizada por un cohete químico en el espacio en ese momento. ^[14] Se inició un programa de teleeducación – Experimento de Televisión Instruccional por Satélite o SITE ^[15] – y funcionó durante un año. Durante el experimento, el Gobierno de la India ofreció una estación receptora a Arthur C. Clarke , que vivía en Sri Lanka . Este experimento tuvo mucho éxito y animó a la ISRO a empezar a desarrollar un programa operativo, con la nave espacial india INSAT IB (lanzada en 1983). Después del experimento SITE, el satélite regresó a los Estados Unidos y sirvió, en particular, como satélite de retransmisión y seguimiento de datos para naves espaciales de órbita baja como Nimbus 6 y para el vuelo Apollo-Soyuz .

A bordo del ATS-6 se realizaron varios experimentos de física de partículas . Los más significativos midieron protones de baja energía (de 25 keV a 3,6 MeV), ^[16] así como iones pesados ​​detectados (hasta 6 MeV). Este último experimento permitió detectar los primeros iones pesados ​​(Z > 6) con una energía E > 4 MeV, en órbita geoestacionaria.

Finalmente, el ATS-6 embarcó varias radiobalizas , ^[17] que permitieron medir las propiedades de propagación electromagnética de la atmósfera a 13, 18, 20 y 30 GHz.

El 30 de junio de 1979, sólo uno de los cuatro propulsores de mantenimiento de la posición del ATS-6 funcionaba y mostraba signos de falta de fiabilidad. Este propulsor se utilizó para sacar al ATS-6 de la órbita geoestacionaria y llevarlo a una órbita varios cientos de kilómetros más alta. Esto tenía como objetivo liberar la ranura geoestacionaria para el siguiente satélite. ^[18]

• 1974 en vuelo espacial
• Aplicaciones Tecnología Satélite

• ATS6
• Información de la misión ATS 6 Archivado el 15 de abril de 2012 en Wayback Machine
• Página espacial de Gunter ATS-6
• Satélites experimentales
• Informe de rendimiento de ingeniería del ATS-6. Volumen 2: Controles de órbita y actitud
• Informe de desempeño de ingeniería del ATS-6. Volumen 3: Telecomunicaciones y energía
• Informe de rendimiento de ingeniería del ATS-6. Volumen 4: Experimentos de televisión
• Informe de rendimiento de ingeniería del ATS-6. Volumen 5: Experimentos de propagación
• Informe de rendimiento de ingeniería del ATS-6. Volumen 6: Experimentos científicos