Müssen sich Antennen auf der ISS ständig bewegen, um Datenverbindungen aufrechtzuerhalten?

In diesem Frage - Antwort -Paar sehe ich, dass die ISS Datenverbindungen zur Erde durch direkten Zugang zu Bodenstationen sowie durch das geostationäre Satellitennetzwerk TDRSS aufrechterhalten kann.

Welche Antennen werden auf der ISS für diese Verbindungen verwendet? Sind sie richtungsweisend? Müssen sie sich ständig bewegen, um eine Live-Verbindung aufrechtzuerhalten – zum Beispiel im Fall der Live-Streaming- HDEV - Ansichten? Ich frage mich, ob es sich um Phased Arrays handelt, die (möglicherweise sehr schnell) elektronisch gesteuert werden können, oder um eine konventionellere kardanische Schüssel, ähnlich wie im Bild unten.

Ich war aufgeregt, als ich dieses Bild durch eine Google-Suche nach Weltraumantennen-GIFs fand, aber es stellte sich als etwas völlig anderes heraus . (auch hier )

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Die US-Seite der ISS hat eine Reihe von Antennen, um ihr ziemlich kompliziertes Kommunikationssystem zu unterstützen. Am sichtbarsten sind die beiden Ku-Band-Antennen mit hoher Verstärkung, bei denen es sich um kardanisch aufgehängte Parabolantennen mit einem Durchmesser von 6 Fuß in Azimut/Elevation handelt, die auf dem Z1-Trägersegment (in der Nähe der Mitte des ISS-Trägers) montiert sind. Diese Antennen werden manchmal als SGANTs (Space-to-Ground ANTennas) bezeichnet.

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Während des größten Teils ihres Lebens hatte die ISS nur einen SGANT. Ein zweiter wurde auf einer der späteren Shuttle-Missionen hochgetragen . Dieses System trägt die Video- und Experimentdaten zum Boden und würde normalerweise kontinuierlich kardanisch aufgehängt werden, um auf den ausgewählten geosynchronen Komsatelliten (dh TDRS) zu zeigen.

Sie können in diesem Video sehen, wie einer einen TDRS-Satelliten verfolgt (ignorieren Sie die Ammoniakentlüftung!)

Das S-Band-System verwendet S-Band-Antennenunterstützungsbaugruppen (SASAs), die eine konische Hochleistungsantenne und eine Rundstrahlantenne enthalten. Die SASAs können sich auch in Höhe und Azimut bewegen, um auf das verwendete TDRS zu zeigen. Sie befinden sich an den Traversenabschnitten S1 und P1 in der Nähe der Traversenmitte. Das S-Band wird für die Sprach- und Datenkommunikation verwendet.

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(NASA-Foto ISS021E033057, scheint derzeit nicht online zu sein)

Es gibt auch zwei Ultrahochfrequenzantennen auf der ISS, die hauptsächlich für die Kommunikation mit Besatzungsmitgliedern außerhalb des Fahrzeugs verwendet werden, die früher für die Kommunikation mit dem Space-Shuttle-Orbiter verwendet wurden. Sie sind nicht kardanische Omni-Antennen.

Meine Informationen über das russische ISS-Kommunikationssystem sind sehr begrenzt und möglicherweise veraltet, aber sie haben (oder hatten) ein System, das dem S-Band-System namens Regul entspricht, das mit russischen Bodenstationen und dem ehemaligen Luch-Satellitensystem kommuniziert. Es gibt auch ein russisches UHF-System, das für die Weltraum-zu-Weltraum-Kommunikation verwendet wird.

Sehr schön! Bei einer Ku-Band-Wellenlänge in der Größenordnung von 2 cm müssen diese SGANTs besser als 0,5 Grad nachgeführt werden. Wenn sie auf den Boden zeigen, müssen sie bis zu 1,3 Grad pro Sekunde schwenken, aber in Richtung TDRS etwa 100x langsamer. Wissen Sie, ob sie das tun oder sogar auf Bodenstationen zugreifen können? Sie haben es in Ihrer vorherigen Antwort erwähnt, aber ich weiß nicht, ob Sie meinten, dass das Live-Streaming manchmal direkt auf Masse oder auf TDRS und dann auf Masse ging.
Ich bin weit davon entfernt, ein ISS-Com-Experte zu sein, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass die SGANTs nie verwendet wurden, um direkt mit den Bodenstationen zu kommunizieren, sowohl wegen der von Ihnen erwähnten Anstiegsrate als auch weil das TDRSS-System älter als die ISS war dazu hätte es keinen grund gegeben. Ist es möglich? Ich weiß nicht.
OK habe es. Im Allgemeinen werden Streaming-Daten also höchstwahrscheinlich immer (darf ich das sagen?) über TDRS übertragen. Wirklich schönes Foto!! Das PDF ist wirklich hilfreich (ich mag das Bild auf Seite 41, bin mir nicht sicher, ob es ein echtes Foto oder nur eine Illustration ist) - danke!
Ich denke, das ist richtig. Es kann möglich sein, Videos auf S-Band-Systemen zu senden, aber das ist keine normale Operation. Die Absicht waren Video- und Nutzlastdaten auf Ku, Sprach- und Haushaltsdaten auf dem S-Band, aber es kann nicht immer streng so verwendet werden.
Wenn beide aktiv sind, könnte einer möglicherweise den nächsten TDRS-Satelliten erfassen und eine Verbindung herstellen, bevor der andere den Kontakt zum aktuellen TDRS verliert, und so könnte ein kontinuierliches Streaming ohne Unterbrechungen möglich sein. Aber ich vermute, sie würden lieber eine als Standby-Einheit lassen und sie nicht "abnutzen".
Ich glaube, sie wechseln zwischen den 2-Ku-Band-Systemen in Abständen von sechs Monaten oder so. Auch eine Art zufälliger Kommentar - es gibt nur 2 TDRSS-Bodenterminals, und beide befinden sich in White Sands, New Mexico.
Ich sehe Bodenstationen, die auch Guam und Goddard in https://en.wikipedia.org/wiki/Tracking_and_Data_Relay_Satellite_System#Ground_segment aufgeführt sind, aber ich kenne die Genauigkeit dieses Artikels nicht. Ich habe mir die einzelnen Satelliten in Wikipedia angesehen, aber aufgegeben, sie wurden fast alle viel bewegt. Morgen werde ich die TLEs überprüfen, aber es scheint, dass einige dieser Standorte für aktive Satelliten nicht einmal von White Sands aus zugänglich sind.
Wusste nichts über Guam, interessant.
Ich hoffe, Sie haben nichts dagegen; Ich bin gerade auf dieses Video gestoßen und war aufgeregt und wollte es irgendwo einfügen!
Toller Clip! Ich habe es gerade in der Antwort aus dem russischen Abschnitt nach oben verschoben.
Auffällige Animation in diesem Video, die in Ihrer letzten Frage gefunden wurde (niedrigere Lautstärke vor dem Abspielen) youtu.be/d6lBmmxScsI?t=166
@uhoh, ja, sehr cool. 'Bischof' auf den POA setzen.
Meine Akronymologie ist DOA; Was ist POA?
@uhoh, es ist ein Akronym der 2. Ebene. Payload ORU Adapter, ORU = Orbital Replacement Unit. Es ist im Grunde einer der "Greifer" des Stationsarms, der am "Eisenbahnwagen" montiert ist, damit eine Komponente dort vorübergehend platziert werden kann. Der Arm bringt die zweite Greifvorrichtung an der Nutzlast in den POA, der POA greift sie, dann löst der Arm.
3D-Bischofssichtung: geekandsundry.com/a-history-of-three-dimensional-chess (aber ich kann nicht sagen, welche Figur er dort bewegt)

Mein kleines Team bei Dynacon in Toronto entwarf die Software, die von den Gimbals verwendet wird, um die SGANTs (Space to Ground ANTennas) auszurichten; Das Werk von SPAR Aerospace in Montreal entwickelte die SGANTs für GE (Auftragnehmer für das ISS-Kommunikationssubsystem), die wiederum Unterauftragnehmer von McDonnell Douglas waren (Auftragnehmer für Arbeitspaket 3, IIRC, der dem Johnson Space Center der NASA untersteht). Dies war im Zeitraum 1989-1993.

Der SGANT-Controller hat 3 Betriebsmodi: Schwenken, Suchen und Verfolgen. Der erste ist ein offener Regelkreis: Schwenken Sie so schnell wie möglich von einer Richtung in die andere (im Grunde wie ein TDRS-Satz (Verfolgungs- und Datenrelaissatellit), schwenken Sie dorthin, wo der nächste aufsteigt). Die Suche ist ein spiralförmiges Suchmuster mit offener Schleife, das nach dem stärksten Signal (dh dem Ziel-TDRS) sucht, was ein oder zwei Minuten dauert, wonach ein Durchlauf dorthin befohlen wird, wo dieses Signal gefunden wurde. Track ist ein Closed-Loop-Modus, der Signale von Monopuls-Tracking-Sensoren verwendet, die in das SGANT-Horn eingebaut sind, um den Ausrichtungsfehler bezüglich TDRS zu messen, der einen Feedback-Controller ansteuert, um diesen Ausrichtungsfehler zu minimieren. Alles ziemlich einfach im Prinzip, kompliziert durch die eigene interne Dynamik des Gimbals (einschließlich Reibung),

Es wird nur verwendet, um TDRS-Satelliten zu verfolgen, es hat nicht die Fähigkeit, Ziele auf der Erde zu verfolgen.

Tolle Infos, willkommen im Weltraum!
Ich begann zu versuchen, mir Gedanken darüber zu machen, was Monopuls-Verfolgung ist, in Antworten auf Wie genau wurden die Signale von Quad-Schüsseln der Apollo Deep Space High-Gain-Antenne oder der russischen B-529 für die lokale Steuerung der Verfolgung verarbeitet? Wie das klassische konische Scannen funktioniert, habe ich in den Antworten auf Warum dreht sich der Reflektor dieser Millimeterwellenantenne? und die Betrachtung von Leistungsunterschieden aus vier leicht unterschiedlichen Richtungen kann etwas Ähnliches bewirken.
Aber bedeutet Monopuls nicht, dass noch etwas mehr passiert, vielleicht etwas hilfreiches, das in der Übertragung selbst verschlüsselt ist?
Auf dieser Wiki-Seite gibt es einen anständigen Überblick über Monopuls-Trackign: en.wikipedia.org/wiki/Monopulse_radar . Grundsätzlich geht es darum, zwei Antennen in leicht unterschiedliche Richtungen zu richten und die Signale von den beiden zu vergleichen. Wenn die beiden Signale die gleiche Amplitude haben, befindet sich das Ziel genau in der Mitte zwischen den beiden (Modulo-Unterschiede in der Kalibrierung zwischen den beiden Antennen).
Das SPAR-Monopuls-Design war ziemlich ausgeklügelt, im Sinne eines cleveren Designs, das sowohl die Tracking-Funktion als auch die Haupt-Comms-Link-Funktion bewerkstelligt, wobei beide dieselbe Hardware verwenden. Die Brennebene der Parabolantenne hat vier Hörner, die in einem quadratischen Muster angeordnet sind, nennen Sie sie A und B in der oberen Reihe und C und D in der unteren Reihe.
Das Speisenetzwerk hinter den Hörnern ist so aufgebaut, dass es die Signale aller vier Hörner kombiniert, um ein "Summen"-Signal (A+B+C+D) sowie zwei "Differenz"-Signale ((A+B)- (C+D)) und ((A+C)-(B+D)) --- die Art und Weise, wie es gemacht wird, minimiert automatisch Kalibrierungsunterschiede zwischen den Hörnern.
Das Signal, das für die Verfolgung verwendet wird, sind die beiden "Differenz dividiert durch Summe"-Signale, die (wie sich herausstellt) ziemlich linear vom Ausrichtungsfehler der Mittelachse in den beiden Richtungen bis zum Winkel der ersten Null der Hauptlinie abhängig sind Lappen. Also ein perfektes Signal zum Ansteuern eines Rückkopplungsreglers (wegen der Linearität) --- solange sich das Ziel natürlich irgendwo innerhalb der Hauptkeule befindet. Wenn Sie zu weit vom Ziel abweichen, neigt das Tracking-Signal dazu, den Controller weiter vom Ziel weg zu treiben, anstatt näher daran heran.
Aus diesem Grund hat SPAR das System mit einem "Such"-Modus ausgestattet, damit das Visier nah genug an das Ziel gerichtet werden kann, bevor der Track-Modus aktiviert wird, sodass das Tracking-Signal innerhalb seines linearen Bereichs liegt.
(Übrigens, das Arbeitspaket von MD war eigentlich WP2, nicht WP3.)
Müssen sich Antennen auf der ISS ständig bewegen, um Datenverbindungen aufrechtzuerhalten?
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