Sistema satelital de seguimiento y retransmisión de datos

El Sistema de Satélites de Seguimiento y Retransmisión de Datos de EE. UU. ( TDRSS , pronunciado "T-driss") es una red de satélites de comunicaciones estadounidenses (cada uno llamado satélite de seguimiento y retransmisión de datos , TDRS) y estaciones terrestres utilizadas por la NASA para las comunicaciones espaciales. El sistema fue diseñado para reemplazar una red existente de estaciones terrestres que había dado soporte a todas las misiones de vuelo tripuladas de la NASA. El objetivo principal del diseño era aumentar el tiempo de comunicación de las naves espaciales con la Tierra y mejorar la cantidad de datos que se podían transferir. Muchos satélites de seguimiento y retransmisión de datos se lanzaron en las décadas de 1980 y 1990 con el Transbordador Espacial y utilizaron la Etapa Superior Inercial , un cohete propulsor sólido de dos etapas desarrollado para el transbordador. Otros TDRS se lanzaron con cohetes Atlas IIa y Atlas V.

La generación más reciente de satélites proporciona velocidades de recepción terrestre de 6  Mbit/s en la banda S y de 800  Mbit/s en las bandas Ku y Ka . Esto lo utiliza principalmente el ejército de los Estados Unidos. ^{[ 1 ]}

En 2022, la NASA anunció que eliminaría gradualmente el sistema TDRS y dependería de proveedores comerciales de servicios de satélites de comunicación. ^{[ 2 ]}

Para satisfacer la necesidad de comunicaciones espacio-tierra de larga duración y alta disponibilidad, la NASA creó la Red de Seguimiento y Adquisición de Datos de Naves Espaciales ( STADAN ) a principios de la década de 1960. Compuesta por antenas parabólicas y equipos de conmutación telefónica desplegados por todo el mundo, la STADAN proporcionaba comunicaciones espacio-tierra durante aproximadamente 15 minutos de un período orbital de 90 minutos. Este período de contacto limitado era suficiente para las naves espaciales no tripuladas, pero las naves tripuladas requieren un tiempo de recopilación de datos mucho mayor.

Una red paralela, establecida justo después de STADAN a principios de la década de 1960 y denominada Red de Vuelos Espaciales Tripulados (MSFN, por sus siglas en inglés), interactuaba con naves espaciales tripuladas en órbita terrestre. Otra red, la Red del Espacio Profundo (DSN, por sus siglas en inglés), interactuaba con naves espaciales tripuladas a más de 10 000 millas de la Tierra, como las misiones Apolo , además de su misión principal de recopilación de datos de sondas espaciales de exploración profunda.

Con la creación del transbordador espacial a mediados de la década de 1970, surgió la necesidad de un sistema de comunicaciones espaciales de mayor rendimiento. Al finalizar el programa Apolo, la NASA se percató de que MSFN y STADAN habían evolucionado hasta alcanzar capacidades similares y decidió fusionar ambas redes para crear la Red de Seguimiento y Datos de Naves Espaciales (STDN).

Incluso después de su consolidación, la red STDN presentaba algunos inconvenientes. Dado que toda la red estaba compuesta por estaciones terrestres repartidas por todo el mundo, estas eran vulnerables a los vaivenes políticos del país anfitrión. Para mantener una alta fiabilidad y, al mismo tiempo, mayores velocidades de transferencia de datos, la NASA inició un estudio para ampliar el sistema con nodos de comunicación espaciales.

El segmento espacial del nuevo sistema dependería de satélites en órbita geoestacionaria. Estos satélites, gracias a su posición, podrían transmitir y recibir datos a satélites de órbita inferior sin dejar de estar a la vista de la estación terrestre. La constelación operativa TDRSS utilizaría dos satélites, denominados TDE y TDW ( este y oeste ), y uno de reserva en órbita.

Tras la finalización del estudio, la NASA se percató de que era necesaria una pequeña modificación del sistema para lograr una cobertura global del 100 %. Una pequeña área quedaría fuera del alcance visual de ningún satélite: la denominada Zona de Exclusión (ZOE). Dentro de la ZOE, ningún satélite TDRS podría contactar con una nave espacial por debajo de cierta altitud (646 millas náuticas). Con la incorporación de otro satélite para cubrir la ZOE y una estación terrestre cercana, se podría alcanzar una cobertura del 100 %. El estudio de la red espacial dio origen a un sistema que se convirtió en el plan para el diseño actual de la red TDRSS. ^{[ 3 ]}

Ya en la década de 1960, los programas Application Technology Satellite (ATS) y Advanced Communications Technology Satellite (ACTS) de la NASA desarrollaron prototipos de muchas de las tecnologías utilizadas en TDRSS y otros satélites de comunicaciones comerciales, incluyendo el acceso múltiple por división de frecuencia , la estabilización de naves espaciales en tres ejes y las tecnologías de comunicaciones de alto rendimiento.

A partir de julio de 2009 El director del proyecto TDRS es Jeff J. Gramling, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA. ^{[ 4 ]} Robert P. Buchanan, subdirector del proyecto, se jubiló tras 41 años en la NASA, siendo TDRS una de sus últimas misiones. Boeing es responsable de la construcción de TDRS K. ^{[ 5 ]}

El TDRSS es similar a la mayoría de los sistemas espaciales, ya que se compone de tres segmentos: terrestre, espacial y de usuario. Estos tres segmentos trabajan en conjunto para cumplir la misión. Una emergencia o falla en cualquiera de ellos podría tener un impacto catastrófico en el resto del sistema. Por esta razón, todos los segmentos cuentan con redundancia.

El segmento terrestre del TDRSS consta de tres estaciones terrestres ubicadas en el Complejo White Sands (WSC) en el sur de Nuevo México, la Terminal Terrestre Remota de Guam (GRGT) en la Estación Naval de Computación y Telecomunicaciones de Guam , y el Centro de Control de Red ubicado en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard en Greenbelt, Maryland . Estas tres estaciones son el núcleo de la red y proporcionan servicios de mando y control. Como parte de una actualización del sistema que ya se ha completado, se ha construido una nueva terminal en Blossom Point, Maryland. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

WSC, ubicado cerca de Las Cruces, consta de:

• Terminal terrestre de White Sands (WSGT) 32°30′03″N 106°36′31″W / 32.5007°N 106.6086°W / 32.5007; -106.6086
• Segundo terminal terrestre TDRSS (STGT) 32°32′35″N 106°36′43″W / 32.5430°N 106.6120°W / 32.5430; -106.6120
• Terminal terrestre TDRS ampliado

Además, el WSC controla de forma remota el GRGT en Guam.

El Centro Espacial Kennedy (WSC) tiene su propia salida de la Ruta 70 de EE. UU. , reservada exclusivamente para el personal de las instalaciones. La NASA decidió la ubicación de las terminales terrestres basándose en criterios muy específicos. El principal era la visibilidad de los satélites desde la estación terrestre; la ubicación debía estar lo suficientemente cerca del ecuador para poder observar el cielo, tanto al este como al oeste. El clima fue otro factor importante: Nuevo México tiene, en promedio, casi 350 días de sol al año, con un nivel de precipitación muy bajo.

WSGT entró en funcionamiento con el lanzamiento del TDRS-A por el transbordador espacial Challenger en 1983. STGT entró en operación en 1994, completando el sistema tras la comprobación en órbita del vuelo 6 a principios de ese año. Además, tras la finalización de la segunda terminal, la NASA organizó un concurso para nombrar las dos estaciones. Estudiantes de secundaria locales eligieron Cacique (kah-see-keh), que significa líder , para WSGT, y Danzante, que significa bailarín, para STGT. Estos nombres parecen haber sido solo con fines publicitarios; para la documentación oficial de la NASA se utilizan WSGT y STGT o WSC como designadores.

WSGT y STGT están geográficamente separadas y son completamente independientes entre sí, aunque mantienen un enlace de fibra óptica de respaldo para transferir datos entre sitios en caso de emergencia. Cada estación terrestre cuenta con antenas parabólicas de 19 metros, conocidas como Terminales de Enlace Espacio-Tierra (SGLT), para comunicarse con los satélites. Tres SGLT se encuentran en STGT, pero solo dos en WSGT. Los arquitectos del sistema trasladaron el SGLT restante a Guam para brindar soporte de red completo al satélite que cubre la ZOE. Considerado una parte remota de WSGT, la distancia y la ubicación del SGLT son transparentes para los usuarios de la red.

La Terminal Terrestre Remota de Guam (GRGT) 13°36′53″N 144°51′23″E / 13.6148°N 144.8565°E / 13.6148; 144.8565 es una extensión de la WSGT. La terminal contiene SGLT 6, con el Controlador de Servicio de Comunicaciones (CSC) ubicado en el Centro de Control de Operaciones TDRS de STGT. Antes de que la GRGT estuviera operativa, un sistema auxiliar estaba ubicado en Diego García .

El segmento espacial de la constelación TDRSS es la parte más dinámica del sistema. Incluso con nueve satélites en órbita, el sistema proporciona soporte con tres satélites principales, mientras que el resto se utilizan como satélites de reserva en órbita, listos para su uso inmediato como principales. El diseño original de TDRSS contaba con dos satélites principales, denominados TDE ( este) y TDW ( oeste) , y un satélite de reserva en órbita. El aumento de la demanda durante la década de 1980 permitió a la NASA ampliar la red con la incorporación de más satélites, algunos de los cuales se ubicaron en una posición orbital particularmente concurrida. Consulte el apartado "Satélite de seguimiento y retransmisión de datos" para obtener más detalles sobre los satélites.

El segmento de usuarios de TDRSS incluye muchos de los programas más importantes de la NASA. Programas como el Telescopio Espacial Hubble y LANDSAT transmiten sus observaciones a sus respectivos centros de control de misión a través de TDRSS. Dado que los vuelos espaciales tripulados fueron una de las principales razones para la creación de TDRSS, las comunicaciones de voz del transbordador espacial y la Estación Espacial Internacional se enrutan a través de este sistema.

El sistema TDRSS se ha utilizado para proporcionar servicios de retransmisión de datos a numerosos observatorios orbitales, así como a instalaciones antárticas como la Estación McMurdo, a través del relé TDRSS del Polo Sur. Las secciones de la Estación Espacial Internacional (EEI) construidas en Estados Unidos utilizan TDRSS para la retransmisión de datos. TDRSS también se emplea para proporcionar retransmisión de datos de lanzamiento para cohetes desechables.

Ya en 1989, se informó que una función importante del TDRSS era proporcionar retransmisión de datos para los satélites de reconocimiento de imágenes de radar Lacrosse operados por la Oficina Nacional de Reconocimiento . ^{[ 8 ]}

Casi veinte años después, el 23 de noviembre de 2007, una publicación comercial en línea señaló: "Si bien la NASA utiliza los satélites (TDRSS) para comunicarse con el transbordador espacial y la estación espacial internacional, la mayor parte de su ancho de banda está dedicada al Pentágono, que cubre la mayor parte de los costos operativos del TDRSS y está impulsando muchos de los requisitos del sistema, algunos de ellos clasificados". ^{[ 9 ]}

En octubre de 2008, la NRO desclasificó la existencia de estaciones terrestres de misión en los EE. UU. llamadas Aerospace Data Facility (ADF)-Colorado, ADF-East y ADF-Southwest cerca de Denver, Colorado , Washington, DC y Las Cruces, Nuevo México , respectivamente. ^{[ 10 ]} Se sabe que ADF-Colorado y ADF-East están ubicadas en Buckley AFB , CO ^{[ 11 ]} y Fort Belvoir, Virginia ; ^{[ 12 ]} ADF-Southwest está ubicada en White Sands Missile Range , presumiblemente en la estación TDRSS de White Sands. ^{[ 13 ]}

Los primeros siete satélites TDRSS fueron construidos por la corporación TRW (ahora parte de Northrop Grumman Aerospace Systems) en Redondo Beach, California , y todos los satélites posteriores por Hughes Space and Communications, Inc. , en El Segundo, California (ahora parte de la corporación Boeing ).

El sistema TDRSS se menciona brevemente en la película de James Bond , Moonraker . También se hace referencia a él en la película Event Horizon de 1997 .

Nota: mientras un satélite TDRSS está en proceso de fabricación, se le asigna una letra como designación, pero una vez que alcanza con éxito la órbita geoestacionaria correcta, se le identifica con un número (por ejemplo, TDRS-A durante el desarrollo y antes de su puesta en órbita, y TDRS-1 después de su puesta en órbita y su uso operativo). Por lo tanto, los satélites que se pierden en fallos de lanzamiento o que sufren averías graves nunca se numeran (por ejemplo, el TDRS-B , que nunca se numeró debido a su pérdida en el desastre del transbordador espacial Challenger ).

• Sistema Europeo de Retransmisión de Datos
• Sistema Indio de Satélites de Retransmisión de Datos : Satélites de comunicaciones planificados 
• Luch (satélite) : sistema ruso de retransmisión de datos.
• Sistema de datos satelitales : otro sistema estadounidense de retransmisión de datos para satélites de reconocimiento.
• Tianlian – Sistema chino de retransmisión de datos

• Página oficial de la Red Espacial del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA
• Página de descripción general del programa TDRSS de la NASA
• Página oficial del proyecto TDRS K/L del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA

• Baker, D. (Ed.) (2001) Directorio espacial de Jane: 2001–2002. Alexandria, Virginia: Jane's Information Group.
• Contrato Consolidado de Operaciones Espaciales (CSOC). (2000) Curso de Certificación y Capacitación 880 y 882: Orientación TDRSS y Flujo de Datos del Sistema.
• Kraft, C. (2002) Vuelo: Mi vida en el centro de control de misiones. Nueva York: Plume Books.
• Kranz, G. (2000) El fracaso no es una opción. Nueva York: Plume Books
• NASA. (1996) Segundo taller TDRSS: 25-26 de junio de 1996. Recuperado de Internet el 25 de agosto de 2003. https://web.archive.org/web/20050126202052/http://nmsp.gsfc.nasa.gov/TUBE/pdf/infopack.pdf
• Localizador GPS Tracking Fox. https://certifiedpedia.com/tracking-fox-gps-tracker-review/

• NASA. (2000) Terminal terrestre remota de Guam. Recuperado de Internet el 25 de agosto de 2003. https://web.archive.org/web/20050214060604/http://nmsp.gsfc.nasa.gov/tdrss/guam.html
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