Transit to pierwszy na świecie system pozycjonowania satelitarnego , opracowany dla Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych . Jest opracowany w kontekście zimnej wojny przez laboratorium Applied Physics Laboratory na Johns Hopkins w 1958 roku . Uruchomiono ją w 1964 roku . W 1996 roku zostanie zastąpiony przez NAVSTAR (GPS) .
System Transit opiera się na wykorzystaniu efektu Dopplera sygnałów radiowych emitowanych przez małe satelity (około pięćdziesięciu kilogramów) krążące po orbicie polarnej i stabilizowane gradientem grawitacyjnym . Transit konstelacji satelitarnej ma cztery satelity w konfiguracji operacyjnej. Gdy jeden z satelitów był widoczny, zwykle po odczekaniu około godziny, odbiornik Transit był w stanie obliczyć pozycję w ciągu piętnastu minut z dokładnością do około 200 metrów.
System został początkowo opracowany w celu uzyskania precyzyjnego uderzenia pocisków Polaris na pokładzie atomowych okrętów podwodnych, które wystrzeliwują amerykańskie pociski . Od 1967 roku jego użycie stało się powszechne na pokładach amerykańskich i zagranicznych statków cywilnych, a na początku lat 90. pracowało około stu tysięcy odbiorników Transit.
W czasie rozwoju systemu Tranzyt w latach 50-tych statki i samoloty z jednej strony wykorzystywały układy optyczne (sektanty) do określania swojej pozycji, z drugiej zaś naziemne systemy radionawigacyjne , takie jak DECCA , LORAN ( LOng Zakres nawigacji ) i Omega . Niektóre z tych systemów nadal działają w 2021 r., szczególnie w lotnictwie, ze względu na ich niezawodność i lokalną dokładność, takie jak VOR ( VHF Omnidirectional Range ), DME , TACAN ( TACtical Air Navigation ), ILS lub l' ADF . Wszystkie te systemy wykorzystują sieć stacji naziemnych, które emitują sygnał radiowy. Analizując sygnał z kilku stacji nadawczych, system radionawigacyjny określa pozycję. Ale te systemy mają następujące wady:
Zasada stosowana przez system nawigacji satelitarnej Transit została opracowana w 1957 roku przez inżynierów i naukowców z Laboratorium Fizyki Stosowanej (APL) na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa . Ci, analizując sygnały radiowe emitowane przez pierwszego sztucznego satelitę Sputnik 1 ( 1957 ) na częstotliwości 20,001 MHz, odkrywają, że mogą dokładnie określić orbitę satelity, mierząc efekt Dopplera na odbierany sygnał wynikający z postępu satelity w jego orbita. Dzięki odbiornikowi radiowemu wyposażonemu w prostą dwumetrową antenę przewodową, dokładnie mierzą wahania sygnału radiowego, który oscyluje 500 Hz po obu stronach swojej częstotliwości nominalnej. W ciągu trzech miesięcy eksploatacji nadajnika Sputnik 1 inżynierowie pracują nad formułami obliczeniowymi przy pomocy zespołu programowego Vanguard , w szczególności bardziej zaznajomieni z problematyką nawigacji kosmicznej (nieregularności w ziemskim polu grawitacyjnym, ...). Korzystając z nowo nabytego komputera Univac 1200F (był to jeden z pierwszych komputerów na rynku), inżynierowie byli w stanie określić z dużą dokładnością sześć parametrów orbitalnych satelity oraz trzy inne zmienne zakłócające te obliczenia ( refrakcja jonosferyczna , częstotliwość oscylatora nadajnika satelitarnego i jego dryf częstotliwości) poprzez analizę sygnału emitowanego na części orbity od horyzontu do horyzontu.
W tym czasie laboratorium APL było również zaangażowane w prace nad systemami naprowadzania międzykontynentalnych pocisków balistycznych Polaris na pokładach atomowych okrętów podwodnych wystrzeliwujących pociski (pierwszy z nich, USS George Washington , został wystrzelony w 1957 r.). W kontekście zimnej wojny między Związkiem Radzieckim a Stanami Zjednoczonymi wiarygodność międzykontynentalnych pocisków balistycznych stała się zasadniczym elementem pokoju zbrojnego, który zapanował . Aby pocisk dotarł do celu z wystarczającą precyzją, położenie okrętu podwodnego, stanowiącego jego wyrzutnię, musi być znane z błędem mniejszym niż sto metrów. Ale w tamtym czasie nie było systemu nawigacyjnego zdolnego do takiej precyzji. Zainspirowani pracą nad Sputnikiem, inżynierowie PLA w ciągu kilku dni marca 1958 r. określili charakterystykę systemu nawigacyjnego zdolnego do określania pozycji z wystarczającą precyzją okrętom podwodnym o wystarczająco dużym zasięgu geograficznym. W tym celu proponują odwrócenie procesu obliczania orbity Sputnika. Dzięki wprowadzeniu na orbitę satelitów, których orbita jest znana i które emitują w dwóch wybranych częstotliwościach (w celu określenia załamania jonosferycznego), sprzęt zainstalowany na pokładzie urządzenia mobilnego (okręt podwodny lub inny) składający się z odbiornika z anteną jest bardzo prosty, bo bezkierunkowy i komputer odpowiedzialny za obliczenie pozycji z sygnału potrafi określić jego pozycję wykorzystując efemerydy satelity oraz pomiar efektu Dopplera.
Laboratorium APL powstało w 1942 roku z inicjatywy rządu amerykańskiego w celu promowania rozwoju technologii niezbędnych do wysiłku wojennego poprzez tworzenie pomostów między uniwersytetami a przemysłem. W tym czasie APL rozwijała rakietę zbliżeniową, która poprawiała skuteczność walki przeciwlotniczej . Laboratorium zachowało swoje korzenie na polu wojskowym po wojnie. Rozwój systemu nawigacji opartej na satelitach jest postrzegany przez laboratorium jako szansa na wejście na rynek kosmiczny, który dopiero się otworzył, ale mocno się rozwija. APL nadal odgrywa ważną rolę w sektorze kosmicznym w 2021 roku, odpowiadając za kilka wiodących misji kosmicznych, takich jak Europa Clipper czy Dragonfly .
Rozwój systemu Transit ma na celu zaspokojenie potrzeb Marynarki Wojennej USA , która chce mieć sprzęt pozwalający okrętom podwodnym kilka razy dziennie określać swoją pozycję z dokładnością do około 200 metrów. Potrzeba ta jest dalej sprecyzowana w następujący sposób. Średni czas oczekiwania na odbiór sygnału satelitarnego powinien wynosić mniej niż 4 godziny, gdy łódź podwodna znajduje się między 15 a 75° szerokości geograficznej. Opóźnienie to powinno przekraczać 8 godzin w 5% przypadków, a najdłuższy odstęp nie powinien przekraczać 24 godzin. Dokładność obliczonej pozycji musi być mniejsza niż 100 metrów. Czas związany z pozycją musi być podawany z dokładnością do 200 mikrosekund. Niezawodność systemu powinna wynosić 97%.
Opis systemu o nazwie Transit, zaproponowany przez PLA, 50-stronicowy dokument zredagowany w 17 dni, został przekazany Marynarce Wojennej Stanów Zjednoczonych wiosną 1958 roku. Rozwój w pierwszym roku był finansowany przez wojskową agencję badawczą. DARPA, ponieważ Marynarka Wojenna USA nie chce uznać braku precyzji systemów nawigacyjnych, które rozważała w tamtym czasie ( system nawigacyjny Omega z zapasem Loran C , które opierają się na analizie fal radiowych emitowanych przez naziemne systemy). Tranzyt jest jednak złożonym systemem i DARPA wymaga oszacowania średniego czasu pracy do awarii . Jest to oceniane po dwóch tygodniach. Pomimo tej bardzo niskiej wartości, rozwój jest kontynuowany, ponieważ biuro programowe Marynarki Wojennej uważa, że potencjał tranzytowy (dokładność, zasięg) znacznie przewyższa systemy Omega i Loran C. PLA planuje rozwój systemu z fazą eksperymentalną, która będzie koniec z końcem 1966 roku i faza operacyjna.
Pierwsza faza rozwoju Transita obejmuje rozwój segmentu kosmicznego wraz z wystrzeleniem kilku eksperymentalnych satelitów przeznaczonych do testowania każdego z urządzeń pokładowych. Projekt ma miejsce na samym początku ery kosmicznej (pierwszy sztuczny satelita został wystrzelony dwa lata wcześniej), a technologie kosmiczne są w powijakach. Pierwszy satelita, Transit-1A, został wystrzelony 17 września 1959, ale wyrzutni nie udało się umieścić go na orbicie. Wystrzelenie Transita-1B 13 kwietnia 1960 roku zakończyło się sukcesem i satelita działał przez 89 dni. Służy do opracowania procesu korekcji załamania jonosferycznego poprzez emisję fali radiowej na dwóch częstotliwościach oraz układu stabilizacji orientacji prowizorycznej. W tym czasie satelity są stabilizowane tylko przez obrót, ponieważ jest to najprostsza metoda i jedyna właściwa. Jednak pomiar efektu Dopplera wymaga ustalenia orientacji satelity, ponieważ każdy ruch modyfikuje efekt Dopplera. Rozwiązaniem byłoby użycie małych silników sterujących położeniem do korygowania wszelkich odchyleń, ale ta technika jest niekompatybilna z pożądanym okresem eksploatacji wynoszącym pięć lat, ponieważ wymaga transportu dużej ilości materiałów pędnych. System tymczasowo stosowany w tych prototypach opiera się na magnesach, które oddziałują z polem magnetycznym Ziemi. W przypadku działającego systemu Transit, APL postanawia przetestować system stabilizacji gradientu grawitacji, który do tej pory nie był testowany, ale którego skuteczność jest kwestionowana przez przeciwników, którzy sprzeciwiają się nieregularności pola grawitacyjnego Ziemi. Eksperymentalny satelita TRAAC ( Transit Research and Attitude Control ) został opracowany i uruchomiony w celu przetestowania tej techniki. Satelita Transit 2A podobny do Transita 1B został wystrzelony 22 czerwca 1960 roku i działał przez dwa lata. Tranzyt 3B, wystrzelony 21 lutego 1961 r., umożliwia testowanie odbioru efemeryd we wbudowanej pamięci o pojemności 384 bitów oraz transmisji przez satelitę tych efemeryd do odbiornika poprzez modulację częstotliwości. Do tego czasu wystrzelone satelity były kuliste. Satelity Transit 4A i 4B wystrzelone odpowiednio 29 czerwca i numer 1961 są cylindryczne, co pozwala na dodanie ogniw słonecznych i zwiększenie dostępności energii. Dwa satelity służą do pomiaru zmian pola grawitacyjnego Ziemi oraz do doprecyzowania położenia kontynentów i wysp. Odkrywamy przy tej okazji, że oficjalne stanowisko Hawajów zawiera błąd jednego kilometra.
Rozwój satelitów operacyjnychRozpoczyna się druga faza eksperymentalna, której celem jest opracowanie satelitów operacyjnych. Lekka wyrzutnia Scout została wybrana do wystrzelenia przedoperacyjnych satelitów Transit, ponieważ jej koszt jest niższy niż dotychczas stosowanych Thor Ablestars . Ale w dostępnej wówczas wersji rakieta ta może wystrzeliwać tylko satelity, których masa nie przekracza 60 kg, podczas gdy pierwsze prototypy przekraczały 100 kg. Ponadto jego stałe stopnie miotające generują silne wibracje, które wymagają sprawdzenia najbardziej delikatnych elementów. Te ograniczenia opóźniają rozwój pierwszego przedoperacyjnego satelity. Transit 5A-1 został wyniesiony na orbitę polarną 18 grudnia 1962 roku. Testował nowe techniki rozmieszczania paneli słonecznych i oddzielania satelity za pomocą rakiety. Tranzyt 5A-3, umieszczony na orbicie 15 czerwca, testuje nowy system produkcji energii, który musi naprawić anomalie wykryte podczas poprzedniego lotu. Problem wpływa na jego pamięć i uniemożliwia przechowywanie efemeryd. Jest to jednak pierwszy przedoperacyjny satelita, który zaimplementował system stabilizacji gradientu grawitacyjnego. Transit 5C-1, ulepszona wersja Transita 5A, został wprowadzony na rynek 3 czerwca 1964 roku i działał bez zarzutu przez ponad rok. Trzy satelity Transit 5B wykorzystujące energię jądrową ( radioizotopowy generator termoelektryczny SNAP 9A o mocy 26,8 W) zostały wystrzelone w latach 1963-1964 i to źródło energii dało doskonałe wyniki. Trzy inne satelity Transit 5E są umieszczane na orbicie w tym samym okresie i zbierają dane o środowisku kosmicznym orbity przyszłych satelitów operacyjnych (naładowane cząstki energetyczne, pola magnetyczne, widmo elektromagnetyczne Słońca, dane geodezyjne).
Pierwszym satelitą przeznaczonym do przetestowania całego systemu operacyjnego był Transit 5BN-1 wyposażony w RTG SNAP i wystrzelony 28 września 1963 roku. Padł jednak ofiarą anomalii, które nie pozwoliły mu na świadczenie oczekiwanej usługi. Tranzyt 5BN-2 wystrzelony 5 grudnia 1963 roku był regularnie używany przez jednostki nawodne i podwodne Marynarki Wojennej do listopada 1964 roku. satelita wykorzystujący energię jądrową wymaga uzyskania konkretnej umowy.
Produkcja satelitów operacyjnych o nazwie Oscar (w alfabecie fonetycznym Oscar oznacza O, które jest wybierane ze względu na ich status: operacyjny ) powierzono NAFI ( Ośrodek Awioniki Morskiej w Indianapolis ) Marynarki Wojennej. Jednak pierwsze satelity (Oscar 1,2,3,5,7) zepsuły się kilka dni po ich wystrzeleniu, a Marynarka Wojenna postanowiła powierzyć PLA remont Oscarów 4,6,8,9 i 10, które nie jeszcze nie uruchomiono i produkcji następujących satelitów w oczekiwaniu na trwalsze rozwiązanie. Firma RCA została wybrana do budowy satelitów Oscar 18 do Oscar 32. Szacowana na 14 miesięcy żywotność satelitów na orbicie okazuje się znacznie dłuższa niż oczekiwano (średnio ponad 14 lat), a linia produkcyjna szybko się wydłuża. przerwane. Wyprodukowane satelity są przechowywane do 20 lat w pojemnikach wypełnionych azotem w oczekiwaniu na start. Ostatni satelita Oscar został umieszczony na orbicie w 1988 roku.
Następnie zbudowano sześć satelitów ze znaczącymi ulepszeniami: trzy satelity TRIAD wystrzelone w latach 70. i trzy satelity NOVA, które są ostatnimi satelitami systemu Transit umieszczonymi na orbicie (wystrzelone w latach 1981-1988). W 1969 roku powstał program TIP ( Transit Improvement Program ) mający na celu poprawę wydajności systemu nawigacji Transit. Głównymi celami były wzmocnić trwałość satelitów przez hartowanie ich elektronikę przed promieniowaniem oraz poprawę stabilności orbity tak, że efemerydy nadawanych przez satelity pozostają identyczne (nie muszą być aktualizowane przez stacje naziemne) przez pięć dni. W celu opracowania i przetestowania tych ulepszeń budowane są trzy satelity TRIAD. Należą do nich system DISCOS ( Disturbance Compensation System ) odpowiedzialny za niwelowanie sił oporu wytwarzanych przez atmosferę szczątkową, wykorzystując jako detektor zawieszony ciężarek i impulsowy silnik plazmowy, a także utwardzoną i bardziej kompaktową elektronikę. Inne ulepszenia to dodanie jednego z pierwszych pokładowych komputerów satelitarnych z pamięcią 64 kilobitów , bardziej stabilnym oscylatorem , anteną typu quadrifilar helix. Układ napędowy na paliwo ciekłe, wykorzystujący hydrazynę, miał skorygować początkową orbitę tak, aby była dokładnie biegunowa i uniknąć rotacji płaszczyzny orbity, co zmniejszyłoby pokrycie konstelacji. Testy przeprowadzone z satelitami TRIAD umożliwiają walidację działania systemu kompensacji oporu, który umożliwia teraz wyznaczenie orbity na kolejne 60 dni.
W 1977 roku nowy program ulepszania satelitów doprowadził do zbudowania trzech satelitów NOVA. Obejmują one ulepszenia satelitów TRIAD, do których dodano system tłumienia ruchu za pomocą magnesu oraz wzmocnienie bieguna systemu stabilizacji przez gradient grawitacji.
System nawigacji satelitarnej Transit został zatrzymany od 31 grudnia 1996 r.po wymianie na system NAVSTAR ( GPS ). Satelity nadal sprawne są wykorzystywane w ramach programu Systemu Monitorowania Jonosfery Marynarki Wojennej, który ma prowadzić pomiary jonosfery. Satelita Transit-O 22, który nie został wystrzelony, został celowo zniszczony na ziemi w ramach eksperymentu mającego na celu zmierzenie skutków uderzenia na orbicie (program SOCIT Satellite Orbital gruzu Charakteryzacja Impact Test ).
Działanie systemu nawigacji satelitarnej Transit opiera się na konstelacji satelitów, odbiornikach Transit pozwalających użytkownikom określić swoją pozycję na podstawie sygnałów nadawanych przez satelity, stacji kontrolnej odpowiedzialnej za zarządzanie flotą satelitów, śledzeniem orbit satelitów , centrum komputerowego, które określa ich przyszłą orbitę w oparciu w szczególności o charakterystykę ziemskiego pola grawitacyjnego oraz stacje wtrysku, które codziennie przesyłają efemerydy swoich orbit do satelitów.
Aby określić swoją pozycję, użytkownik używa swojego odbiornika Transit, aby odebrać sygnał radiowy z pierwszego satelity, który przecina niebo. Częstotliwość nadawanej fali radiowej jest przesuwana przez efekt Dopplera generowany przez szybki ruch satelity. Przesunięcie to jest proporcjonalne do składowej prędkości satelity na linii łączącej odbiornik i satelitę (również, jeśli satelita ma trajektorię prostopadłą do tej osi, nie ma efektu Dopplera). Kilka pomiarów przesunięcia częstotliwości jest wykonywanych podczas przelotu przez satelitę przez okres około piętnastu minut. Satelita przesyła swoje parametry orbitalne za pomocą sygnału radiowego, co pozwala na dokładne odtworzenie jego trajektorii i prędkości w tym okresie. Dzięki tym elementom i różnym pomiarom prędkości wykonywanym za pomocą efektu Dopplera, komputer odbiornika Transit jest w stanie określić położenie telefonu komórkowego. Dokładność tej pozycji zależy od kilku czynników: dokładności pozycji orbity / prędkości zapewnianej przez satelitę, synchronizacji zegara nadajników i odbiorników radiowych, stabilności częstotliwości satelitarnego nadajnika radiowego, jakości pomiaru częstotliwości zaburzenia wynikające z przechodzenia przez fale radiowe warstw zjonizowanej atmosfery ( jonosfera ) oraz błąd odległości wywołany przez parę wodną obecną w niższych warstwach ( troposfera ).
Z czasem wszystkie czynniki wpływające na dokładność pomiaru ulegają poprawie. Satelita nie posiada sprzętu do określenia swojej orbity. Jest to ustalane z góry przez centrum komputerowe na Ziemi i przechowywane na pokładzie satelity. Oblicza się ją ze znanej orbity, wykorzystując model pola grawitacyjnego Ziemi i uwzględniając różne zjawiska zakłócające (przeciąg atmosfery szczątkowej, ciśnienie promieniowania zdjęć słonecznych). Jednak ziemskie pole grawitacyjne wykazuje duże nieregularności, które są słabo modelowane pod koniec lat 50. Modele geodezyjne są stopniowo udoskonalane w latach 60./70., a błąd wysokości sięga od ponad 1000 metrów w 1960 do kilku metrów w połowie. Lata 70. (model geodezyjny WGS72). W tym samym okresie postępuje modelowanie oporu spowodowanego resztkową atmosferą. Rzeczywiście, gęstość tej atmosfery jest bardzo zróżnicowana w zależności od pory dnia, szerokości i długości geograficznej oraz aktywności słonecznej.
Segment kosmiczny obejmuje w swojej normalnej konfiguracji operacyjnej cztery satelity krążące po quasi-kolistych orbitach polarnych (wysokość = ~ 900 x 1000 km i nachylenie orbity = ~ 90 °) na płaszczyznach orbitalnych regularnie rozmieszczonych tak, że odbiornik umieszczony w dowolnym miejscu na powierzchni Ziemi może odebrać nadawany sygnał radiowy w mniej niż kilka godzin. Rozmiar konstelacji może się zmienić i pod koniec lat 80. konstelacja tranzytu obejmowała od 7 do 8 satelitów operacyjnych i od 4 do 5 satelitów w rezerwie.
Każdy satelita emituje sygnał radiowy na dwóch długościach fal (150 i 400 MHz), który zawiera parametry jego aktualnej i planowanej orbity ( efemerydy ). Użytkownik systemu dysponuje odbiornikiem Transit, który podczas przelatywania satelity nad horyzontem dokonuje trzech kolejnych pomiarów efektu Dopplera na sygnałach nadawanych przez satelitę. Te transmitowane efemerydy (wyrażone w WGS 72 geodezyjnego systemu w 1980), aby umożliwić ustalenie dokładnego położenia satelity, gdy przesyłane są sygnały radiowe. Łącząc te informacje z pomiarami efektu Dopplera, komputer, na którym znajduje się odbiornik, umożliwia określenie pozycji użytkownika. Dokładność położenia jest, na początku działania systemu, rzędu 1 km , a następnie wraz z udoskonaleniem modeli geodezyjnych wynosi w 1973 r. mniej niż 185 m . W nominalnej konfiguracji satelitów (4 satelity na regularnie rozmieszczonych płaszczyznach orbitalnych) średni czas oczekiwania na przelot satelity wynosi około 2 godzin (nieco więcej na szerokościach równikowych niż na średnich), ale czasami może przekraczać 8 godzin.
System tranzytowy jest zarządzany przez NAVSOC ( Naval Satellite Operations Center ) marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych, znajdujące się w Point Mugu w Kalifornii . Obejmuje to centrum kontroli satelitów oraz centrum komputerowe, które określa orbitę satelitów. Stacje śledzenia znajdują się w Laguna Peak (w pobliżu Point Mugu), Prospect Harbour w Maine , Rosemont w Minnesocie , Wahiawa na Hawajach , w Finegayan na wyspie Guam (od 1993) i Falcon AFB, Colorado Springs w Kolorado ( od 1988). Dwie stacje wstrzykujące w Point Mugu iw Minnesocie przekazujące rozkazy do satelitów. United States Naval Observatory , który zapewnia czas uniwersalny , na których sieć jest zsynchronizowany.
System nawigacji satelitarnej Transit dopiero stopniowo zyskuje na popularności. Wyposaża amerykańskie okręty podwodne i lotniskowce, gdy tylko system wejdzie do służby operacyjnej (1964). Pierwszymi użytkownikami cywilnymi w połowie lat 65. były oceanograficzne statki badawcze . Oklaskiwają nowy system. W 1967 r. amerykański wiceprezydent Hubert Humphrey zdecydował o rozszerzeniu tego zastosowania na statki państw sojuszniczych dla potrzeb instytucjonalnych i handlowych. Jednak dopiero na początku 1972 roku na rynku pojawiły się niedrogie odbiorniki Transita, a następnie wraz z kryzysem naftowym w 1974 roku, zastosowanie Transita stało się bardziej powszechne. Jako pierwsze wyposaża się w nie platformy wiertnicze, które muszą znać dokładne granice złóż. W ciągu kilku lat wykorzystanie do celów cywilnych przeważyło nad wykorzystaniem wojskowym. Kiedy w 1990 roku cena minimalna odbiorników jednokanałowych (mniejsza precyzja) spadła do 1000 USD, zaczęto wyposażać z kolei niektóre łodzie rekreacyjne (koszt odbiornika dwukanałowego wynosił wówczas 10 000 USD). Do 1990 roku zbudowano 80 000 odbiorników od czasu uruchomienia systemu. Liczne odbiorniki są wykorzystywane do pomiarów czynności , takich jak na przykład ustalenie granic między wodami terytorialnymi Norwegii i Szkocji w Morzu Północnym , stawki finansowych, których kwota do milionów USD za metr z tego powodu. Obecność oleju depozyty.
W latach 1959-1964 wystrzelono kilka prototypów w celu opracowania systemu nawigacji i zbadania różnych konfiguracji technicznych satelitów. Satelity operacyjne Transit-O zostały rozmieszczone na orbicie w latach 1964-1988. Dwie małe podserie, TRIAD (1972-1976) i NOVA (1981-1984) zostały opracowane w celu opracowania nowych systemów napędu i sterowania.
W latach 1959-1964 opracowano i przetestowano kilka eksperymentalnych satelitów przeznaczonych najpierw do przetestowania każdego z urządzeń pokładowych, a następnie do opracowania serii satelitów.
Poniższe satelity zapowiadają satelity operacyjne, które muszą zostać wystrzelone przez rakietę zwiadowczą o znacznie mniejszej mocy niż używane do tej pory Thor Ablestars . Są zatem znacznie zredukowane.
Organizacja | Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych |
---|---|
Budowniczy | APL , RCA |
Pole | Satelitarny system pozycjonowania |
Liczba kopii |
28 (32 zbudowany) Konfiguracja operacyjna: 4 aktywa |
Konstelacja | tak |
Status | Misja wykonana |
Inne nazwy | NNS, OSKAR |
Uruchomić | 1964-1988 |
Wyrzutnia | Thor , Skaut |
Koniec misji | 1996 |
Masa na orbicie | 51 kg |
---|---|
Kontrola postaw | Stabilizowane 3 osie przez gradient grawitacyjny |
Źródło energii | Panele słoneczne |
Energia elektryczna | 45 watów |
Perycentrum | ~ 900 km |
---|---|
Apocentrum | ~ 1000 km |
Kropka | ~ 100 min |
Nachylenie | ~90° |
x | Nadajnik/odbiornik radiowy |
---|
Satelita operacyjny Transit-O to mały 59-kilogramowy satelita, w tym 8-kilogramowy adapter, który pozostaje przymocowany do górnego stopnia wyrzutni. Jest stabilizowany w 3 osiach przez gradient grawitacyjny, ale nie ma aktywnych środków do kompensacji sił oporu lub dryfu jego orbity. Również efemerydy, które emituje, muszą być aktualizowane co 16 godzin. Ładunek składa się z nadajnika radiowego nadającego na dwóch częstotliwościach 149,99 i 399,97 MHz z mocą odpowiednio 2 watów i 1 wat. Satelita posiada 24960- bitową pamięć masową, która jest aktualizowana dwa razy dziennie przez stację wstrzykiwania. Na orbicie rozmieszczone są cztery panele słoneczne o długości 168 centymetrów i szerokości 25,4 centymetra; dostarczają średnio 45 watów energii, przechowywanej w zestawie akumulatorów niklowo-kadmowych 12 Ah . Korpus satelity ma kształt ośmiokątnego pryzmatu o boku 45,7 centymetra i wysokości 25,4 centymetra. Rozmieszczone panele słoneczne zwiększają rozpiętość skrzydeł do 4,05 metra. System stabilizacji gradientu grawitacyjnego składa się z umieszczonego na orbicie bieguna o długości 22,86 metra, który na końcu niesie masę 1,36 kilograma. Magnesy służą do orientacji satelity przed rozłożeniem wysięgnika. Satelita obraca się podczas jego wystrzeliwania (aby ustabilizować orientację podczas działania etapów wyrzutni). Po wejściu na orbitę obrót jest anulowany przez jojo . Temperatura baterii i instrumentów jest utrzymywana na poziomie 21°C przez systemy pasywne.
Trzy eksperymentalne satelity TRIAD wyposażone w system kompensacji oporu DISCOS są opracowywane w dwóch wersjach:
Elektronika jest hartowana i bardziej kompaktowa. Energia jest dostarczana przez radioizotopowy generator termoelektryczny SNAP o mocy 30 watów oraz ogniwa słoneczne. Pierwsza jednostka posiada specjalny system DISCOS ( Disturbance Compensation System ) opracowany przez Uniwersytet Stanforda . To urządzenie jest odpowiedzialne za niwelowanie sił oporu wytwarzanych przez atmosferę szczątkową. Do pomiaru tej siły używa odważnika zawieszonego w polu magnetycznym i umieszczonego w pancernej klatce, która chroni go przed naporem fotonów słonecznych i szczątkową atmosferą. Z drugiej strony na klatkę działają jej siły, które modyfikują odległość między ciężarem a ścianami. Zmiany te są wykrywane przez czujniki optyczne i kompensowane przez sześć impulsowych silników plazmowych wyrzucających freon 14 i działających w kierunku ruchu satelity. Stabilizację w pozostałych osiach zapewnia gradient grawitacyjny jak w przypadku satelitów Oscar. Masy są jednak rozłożone inaczej: słup o długości 7,47 m przymocowany do satelity ma na drugim końcu system produkcji energii (RTG, panele słoneczne, transformatory elektryczne). Na średnim dystansie naprawiany jest sprzęt DISCOS. Urządzenie kontrolujące położenie zawiera magnetometr wektorowy z bramką strumieniową i kolektory słoneczne . Satelita posiada jeden z pierwszych pokładowych komputerów satelitarnych z 64 kilobitową pamięcią . Wykorzystuje bardziej stabilny oscylator , czterofilarową antenę spiralną i napęd hydrazynowy, aby ograniczyć obrót płaszczyzny orbity. Energia jest magazynowana w baterii niklowo-kadmowej. Masa satelity wynosi 93,9 kg.
Pozostałe dwa satelity TRIAD (TIPS 1 i TIPS 2) wykorzystują prostszy system DISCOS i mają silnik rakietowy na paliwo ciekłe do korygowania orbity. Jednostka napędowa składa się ze zbiornika zawierającego 27,2 kg hydrazyny, która jest sprężona przez hel. Na końcu słupa umieszczony jest zbiornik hydrazyny zapewniający stabilizację gradientem grawitacyjnym. System DISCOS jest, w przeciwieństwie do pierwszego przykładu satelity, przymocowany do korpusu satelity. Małe silniki plazmowe wyrzucają teflon. Całkowita waga satelity to 160 kg, w tym 7,26 kg na adapter, który pozostaje przymocowany do górnego stopnia wyrzutni.
Trzy satelity Nova wykorzystują ulepszenia dwóch ostatnich satelitów TRIAD, do których dodano system tłumienia ruchu za pomocą magnesu i wzmocnienie bieguna systemu stabilizacji gradientu grawitacji. Słup systemu stabilizacji gradientu grawitacyjnego ma długość 6 metrów. Masa każdego satelity wynosi 170 kilogramów.
Pierwszymi użytkownikami systemu Transit były okręty podwodne US Navy "Polaris" . Wyposażone są w odbiorniki dostarczane przez ITT-Federal Labs i Magnavox . APL opracowuje tańsze odbiorniki (oznaczenie AN / SRN-9), aby wyposażyć okręty nawodne US Navy i okręty podwodne. Dla tej samej floty APL rozpoczyna opracowywanie prostszego systemu jednokanałowego (bez korekcji załamania jonosfery), który jest oznaczony jako AN/SRN-19. Celem jest obniżenie kosztu do 20 000 USD pomimo tego, że jest to niewielka seria. 250 samolotów tego typu buduje Naval Electronics Systems Command . To początek obniżania kosztów, czemu sprzyja także otwarcie systemu na obywatelską aktywność sojuszniczych krajów Stanów Zjednoczonych. W 1982 roku prawie piętnaście firm wyprodukowało odbiorniki Transita, a na początku lat 90. zbudowano sto tysięcy urządzeń (w sumie) Koszt najprostszych modeli, który w 1984 roku wynosił 3000 USD, spadł do 1000 USD w 1990 roku (10 000 USD). dla modeli dwukanałowych). Modele ITT są sprzedawane przez spółkę zależną LCT we Francji. Pierwsze systemy dostarczane są do dużych koncernów naftowych do nawigacji supertankowców i pozycjonowania morskich platform wiertniczych. We Francji system SYLOSAT (Satellite Positioning System) obejmował odbiorniki radiowe, komputery i oprogramowanie do wyznaczania punktów z sygnałów TRANSIT. Wyniki były drukowane lub wyświetlane na probówkach Nixie .
Jeszcze przed uruchomieniem systemu tranzytowego pojawiają się projekty mające na celu zapewnienie dokładniejszej pozycji. Rzeczywiście, system tranzytowy ma kilka ograniczeń:
Wystrzelenie większej liczby satelitów tranzytowych w celu zmniejszenia opóźnienia przed obliczeniem pozycji nie jest możliwe, ponieważ powodowałoby zakłócenia sygnałów przesyłanych przez satelity między nimi.
US lotnictwo opracowane w latach 1963 do układu 621b, którego celem jest zapewnienie położenia, w sposób ciągły w trzech wymiarach (a więc o wysokość). System opiera się na pomiarze czasu nadejścia sygnałów radiowych nadawanych przez różne satelity, których położenie jest dokładnie znane. Obliczając odległości między odbiornikiem a różnymi satelitami, można wywnioskować pozycję. System został przetestowany z balonami i w 1972 roku zademonstrowano, że może osiągnąć dokładność 16 metrów.
Z kolei US Navy rozwijała od 1964 roku program TIMATION , którego celem jest poprawa precyzji pomiaru czasu dzięki synchronizacji zegara satelitarnego z zegarem głównym znajdującym się na Ziemi oraz zegara odbiornika z zegarem satelita. W latach 1964 i 1967 wystrzelono dwa satelity TIMATION. W ramach programu zbudowano i przetestowano zegar atomowy, który można było zainstalować na satelicie. Jednocześnie APL unowocześnia system Transit, aby poprawić jego wydajność. Army jest rozwijanie (SECOR Korelacja Sequential Range ) projektu. Podczas gdy TIMATION opiera się na konstelacji od 21 do 27 satelitów na średniej orbicie, system 627B opiera się na 20 satelitach na nachylonej orbicie synchronicznej.
Departament Obrony stworzył w 1968 roku komitet skupiający przedstawicieli trzech ramion do koordynowania ich odnośnych projektów. Po kilku latach debaty projekt TIMATION i system 621B zostały połączone w kwietniu 1973 roku, dając początek programowi NAVSTAR-GPS . Siły Powietrzne wyznaczane są jako główny zamawiający. Powstały system pozycjonowania łączy najlepsze aspekty obu projektów: strukturę sygnału radiowego i częstotliwości systemu 621B oraz orbity propozycji TIMATION. Wybrano noszenie zegara atomowego na pokładzie satelitów, co jest cechą wspólną dla obu projektów. Dwa satelity przeznaczone do testowania systemu, w szczególności zegary atomowe, zostały wystrzelone w 1974 (NTS-1) i 1977 (NTS-2). Projekt NAVSTAR-GPS został formalnie uruchomiony pod koniec 1973 roku i zaczął funkcjonować w 1996 roku.
Nazwisko | Data wydania | Uruchom bazę | Orbita | Wyrzutnia | Identyfikator COSPAR | Uwagi |
---|---|---|---|---|---|---|
Prototypy | ||||||
Tranzyt 1A | 17 września 1959 | Przylądek Canaveral LC-17A | Thor-DM18 Umiejętny-2 (mod) | awaria startu, masa 119 kg | ||
Tranzyt 1B | 13 kwietnia 1960 | Przylądek Canaveral LC-17B | 373 km × 748 km , 51,28 ° | Thor-DM21 Able-Star | 1960-003B | masa 121 kg , wystrzelona z modelem Solrad |
Tranzyt 2A | 22 czerwca 1960 | Przylądek Canaveral LC-17B | 628 km × 1047 km , 66,69 ° | Thor-DM21 Able-Star | 1960-007A | masa 101 kg , wystrzelona z Solradem 1 |
Tranzyt 2B | nie uruchomiony | |||||
Tranzyt 3A | 30 listopada 1960 | Przylądek Canaveral LC-17B | Thor-DM21 Able-Star | Awaria startu Solrad 2, masa 91 kg | ||
Tranzyt 3B | 22 lutego 1961 | Przylądek Canaveral LC-17B | 150 km × 847 km , 28,36 ° | Thor-DM21 Able-Star | 1961-007A | rozpoczęte z LOFTI 1 (porażka po separacji) |
Tranzyt 4A | 29 czerwca 1961 | Przylądek Canaveral LC-17B | 881 km × 998 km , 66,81 ° | Thor-DM21 Able-Star | 1961-015A | wystrzelony z Injun 1, Solrad 3, masa 79 kg , generator radioizotopów SNAP-3A |
Tranzyt 4B | 15 listopada 1961 | Przylądek Canaveral LC-17B | 956 km × 1106 km , 32,4 ° | Thor-DM21 Able-Star | 1961-031A | uruchomiony z TRAAC, masa 86 kg , generator radioizotopów SNAP-3 |
TRAAC | 15 listopada 1961 | Przylądek Canaveral LC-17B | 956 km × 1106 km , 32,4 ° | Thor-DM21 Able-Star | 1961-031A | wprowadzony na rynek Transit 4B, masa 109 kg , Pierwszy test systemu stabilizacji grawitacyjnej. |
Tranzyt 5A-1 | 19 grudnia 1962 | Vandenberg SLC-5 | Zwiadowca-X3 | 1962-071A | spada z powrotem na Ziemię po jednym dniu, masa 61 kg | |
Tranzyt 5A-2 | 5 kwietnia 1963 | Vandenberg SLC-5 | Zwiadowca-X3 | niepowodzenie uruchomienia | ||
Tranzyt 5A-3 | 16 czerwca 1963 | Vandenberg SLC-5 | Zwiadowca-X3 | 1963-022A | masa 55 kg | |
Tranzyt 5B-1 | 28 września 1963 | Vandenberg SLC-2E | Thor-DSV2A Able-Star | 1963-038B | wodowana z Transit 5E-1, masa 70 kg , generator radioizotopów SNAP-9AA | |
Tranzyt 5B-2 | 5 grudnia 1963 | Vandenberg SLC-2E | Thor-DSV2A Able-Star | 1963-049B | wprowadzony na rynek z Transitem 5E-2 | |
Tranzyt 5B-3 | 21 kwietnia 1964 | Vandenberg SLC-2E | Thor-DSV2A Able-Star | awaria startu z Transit 5E-3, masa 75 kg | ||
Tranzyt 5C-1 (tranzyt 9, OPS 4412) |
3 czerwca 1964 | Vandenberg SLC-5 | Zwiadowca-X4 | 1964-026A | waga 54 kg | |
Tranzyt 5C-2 | nie uruchomiony | |||||
Satelity operacyjne | ||||||
Tranzyt O-1 (NNS 30010, OPS 5798) |
6 października 1964 r | Vandenberg SLC-2W | Thor-DSV2A Able-Star | 1960-003B | wystrzelona z Dragsphere 1 i 2, masa 60 kg | |
Tranzyt O-2 (NNS 30020, OPS 6582) |
13 grudnia 1964 | Vandenberg SLC-2W | Thor-DSV2A Able-Star | 1960-003B | wprowadzony na rynek z Transitem 5E-5 | |
Tranzyt O-3 (NNS 30030, OPS 7087) |
11 marca 1965 | Vandenberg SLC-2E | Thor-DSV2A Able-Star | 1965-017A | wprowadzony na rynek z SECOR 2 | |
Tranzyt O-4 (tranzyt 5B-6, NNS 30040, OPS 8480) |
24 czerwca 1965 | Vandenberg SLC-2E | Thor-DSV2A Able-Star | 1965-048A | ||
Tranzyt O-5 (tranzyt 5B-7, NNS 30050, OPS 8464) |
13 sierpnia 1965 | Vandenberg SLC-2E | Thor-DSV2A Able-Star | 1965-065F | uruchomiony z Tempsat 1, Long Rod, Surcal 5, Calsphere 2, Dodecapole 2 | |
Tranzyt O-6 (NNS 30060, OPS 1509) |
22 grudnia 1965 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-A | 1965-109A | waga 60 kg | |
Tranzyt O-7 (NNS 30070, OPS 1593) |
28 stycznia 1966 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-A | 1966-005A | masa 50 kg , po kilku tygodniach spada z powrotem na Ziemię | |
Tranzyt O-8 (NNS 30080, OPS 1117) |
26 marca 1966 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-A | 1966-024A | masa 50 kg | |
Tranzyt O-9 (NNS 30090, OPS 0082) |
19 maja 1966 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-A | 1966-024A | ||
Tranzyt O-10 (NNS 30100, OPS 2366) |
18 sierpnia 1966 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-A | 1966-076A | masa 58 kg | |
Tranzyt O-11 (NNS 30110) |
1977-106A | przekształcone w Transat | ||||
Tranzyt O-12 (NNS 30120, OPS 0100) |
14 kwietnia 1967 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-A | 1967-034A | waga 60 kg | |
Tranzyt O-13 (NNS 30130, OPS 7218) |
18 maja 1967 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-A | 1967-048A | waga 60 kg | |
Tranzyt O-14 (NNS 30140, OPS 4947) |
25 września 1967 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-A | 1967-092A | waga 60 kg | |
Tranzyt O-15 (NNS 30150) |
przekształcony w szerokopasmowy (P76-5) | |||||
Tranzyt O-16 (NNS 30160) |
przekształcony w HILAT (P83-1) | |||||
Tranzyt O-17 (NNS 30170) |
przekształcony w niedźwiedzia polarnego (P87-1) | |||||
Tranzyt O-18 (NNS 30180, OPS 7034) |
2 marca 1968 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-A | |||
Tranzyt O-19 (NNS 30190) |
27 sierpnia 1970 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-A | 1970-067A | ||
Triada 1 (WSKAZÓWKA-1) |
2 września 1972 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-B1 | 1972-069A | ||
Tranzyt O-20 (NNS 30200) |
30 października 1973 r. | Vandenberg SLC-5 | Skaut-A | 1973-081A | masa 58 kg | |
Tranzyt O-21 (NNS 30210) |
nie uruchomiony | |||||
Tranzyt O-22 (NNS 30220) |
nie wystrzelony, zniszczony podczas testu naziemnego | |||||
Triada 2 (WSKAZÓWKA-2) |
11 października 1975 r. | Vandenberg SLC-5 | Skaut-D1 | 1975-099A | ||
Triada 3 (WSKAZÓWKA-3) |
1 st wrzesień 1976 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-D1 | 1976-089A | ||
Transat (tranzyt O-11, NNS 30110) |
27 października 1977 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-D1 | 1977-106A | ||
Nowa 1 (NNS 30480) |
25 maja 1981 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-G1 | 1981-044A | waga 170 kg | |
Nowa 3 (NNS 30500) |
11 października 1984 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-G1 | 1984-110A | masa 165 kg , impulsowy silnik plazmowy | |
Tranzyt O-24 (NNS 30240, SOOS 1A) |
3 sierpnia 1985 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-G1 | 1985-066B | masa 55 kg | |
Tranzyt O-30 (NNS 30300, SOOS 1B) |
3 sierpnia 1985 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-G1 | 1985-066B | ||
Tranzyt O-27 (NNS 30270, SOOS 2A) |
16 września 1987 r. | Vandenberg SLC-5 | Skaut-G1 | 1987-080A | zmieniono nazwę NIMS 27 | |
Tranzyt O-29 (NNS 30290, SOOS 2B) |
16 września 1987 r. | Vandenberg SLC-5 | Skaut-G1 | 1987-080B | zmieniono nazwę NIMS 29 | |
Tranzyt O-23 (NNS 30230, SOOS 3A) |
26 kwietnia 1988 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-G1 | 1988-033B | zmieniono nazwę NIMS 23 | |
Tranzyt O-25 (NNS 30250, SOOS 4A) |
25 sierpnia 1988 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-G1 | 1988-074B | zmieniono nazwę NIMS 25 | |
Tranzyt O-26 (NNS 30260) |
nie uruchomiony | |||||
Tranzyt O-28 (NNS 30280) |
nie uruchomiony | |||||
Tranzyt O-31 (NNS 30310, SOOS 4B) |
25 sierpnia 1988 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-G1 | 1988-074B | przemianowana na NIMS 31, masa 59 kg | |
Tranzyt O-32 (NNS 30320, SOOS 3B) |
26 kwietnia 1988 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-G1 | 1988-033A | przemianowana na NIMS 32, masa 64 kg | |
Nowa 2 (NNS 30490) |
16 czerwca 1988 | Vandenberg SLC-5 | Skaut-G1 | 1988-052A | masa 174 kg , impulsowy silnik plazmowy |