Войти
 Transit 2A с GRAB 1 наверху во время подготовки к запуску. | |
| Страна / страны происхождения | США |
|---|---|
| Статус | На пенсии (1996) |
| Размер группировки | |
| Первый запуск | 1959 |
| Последний запуск | 1988 |
Система Transit, также известная как NAVSAT или NNSS (для навигационной спутниковой системы ВМФ), была первая система спутниковой навигации для использования в оперативном режиме. Система в основном использовалась США. ВМФ для предоставления точной информации о местонахождении своих Полярис подводных лодок с баллистическими ракетами, а также использовалась в качестве навигационной системы на надводных кораблях ВМФ, поскольку а также для гидрографической съемки и геодезической съемки. С 1964 года компания Transit обеспечивала непрерывную спутниковую навигацию, сначала для подводных лодок Polaris, а затем и для гражданского использования.
Оперативный транзитный спутник Спутниковая система Transit, спонсируемая ВМС США и разработанная совместно DARPA и Лабораторией прикладной физики Джонса Хопкинса под руководством доктора Ричарда Кершнера из Johns Hopkins, была первой спутниковой системой определения местоположения. Спустя всего несколько дней после советского запуска Спутника-1, первого искусственного спутника на околоземной орбите 4 октября 1957 года, два физика из APL, Уильям Гуйер и Джордж Вайффенбах, обнаружили себя. в обсуждении радиосигналов, которые, вероятно, будут исходить от спутника. Они смогли определить орбиту спутника, проанализировав доплеровский сдвиг его радиосигналов за один проход. Обсуждая дальнейшие направления своих исследований, их директор Фрэнк МакКлюр, председатель Исследовательского центра APL, предположил в марте 1958 года, что если бы положение спутника было известно и предсказуемо, доплеровский сдвиг можно было бы использовать для определения местоположения приемника на Земле, и предложил Спутниковая система для реализации этого принципа.
Разработка системы Transit началась в 1958 году, и прототип спутника, Transit 1A, был запущен в сентябре 1959 года. Этот спутник не смог выйти на орбиту. Второй спутник, Transit 1B, был успешно запущен 13 апреля 1960 года ракетой Thor-Ablestar. Первые успешные испытания системы были проведены в 1960 году, и система поступила на военно-морскую службу в 1964 году.
Ракета Chance Vought / LTV Scout была выбрана в качестве специальной ракеты-носителя для программы. потому что он доставил полезную нагрузку на орбиту по самой низкой цене за фунт. Однако решение Scout наложило два конструктивных ограничения. Во-первых, вес более ранних спутников составлял около 300 фунтов (140 кг) каждый, но мощность запуска Scout на транзитную орбиту составляла около 120 фунтов (54 кг), но позже она была значительно увеличена. Необходимо было добиться уменьшения массы спутника, несмотря на потребность в большей мощности, чем ранее разработала APL для спутника. Вторая проблема касалась повышенной вибрации, которая сказывалась на полезной нагрузке во время запуска, потому что «Скаут» использовал твердотопливные ракетные двигатели. Таким образом, необходимо было производить электронное оборудование, которое было меньше, чем раньше, и достаточно прочным, чтобы выдерживать повышенную вибрацию при запуске. Удовлетворить новые требования оказалось труднее, чем ожидалось, но это удалось. Первый прототип действующего спутника (Transit 5A-1) был запущен на полярную орбиту ракетой Scout 18 декабря 1962 года. Спутник проверил новую технику развертывания солнечных панелей и отделения от ракеты, но в остальном она не увенчалась успехом. из-за неполадок с энергосистемой. Транзит 5А-2, запущенный 5 апреля 1963 года, не вышел на орбиту. Транзит 5А-3 с модернизированным источником питания был запущен 15 июня 1963 года. Во время полета с двигателем произошел сбой в памяти, который не позволил ей принять и сохранить навигационное сообщение, и во время запуска ухудшилась стабильность генератора. Таким образом, 5А-3 нельзя было использовать для навигации. Однако этот спутник первым достиг стабилизации градиента силы тяжести, а другие его подсистемы показали хорошие результаты.
Геодезисты использовали Transit для определения удаленных контрольных точек путем усреднения десятков Исправления при переходе с точностью до метра. Фактически, высота горы Эверест была скорректирована в конце 1980-х с использованием транзитного приемника для повторного обследования ближайшего ориентира.
Тысячи военных кораблей, грузовых судов и частных плавсредств использовали Transit с 1967 по 1991 год. В 1970-е годы Советский Союз начал запуск собственной спутниковой навигационной системы Парус (военный) / Цикада (гражданский), который до сих пор используется, помимо следующего поколения ГЛОНАСС. Некоторые советские военные корабли были оснащены приемниками Motorola NavSat.
Система Transit была устарела из-за глобальной системы позиционирования (GPS) и прекратила навигацию в 1996 году. Усовершенствования в электронике позволили приемникам GPS эффективно принимать сразу несколько исправлений, что значительно снизило сложность определения местоположения. GPS использует намного больше спутников, чем использовалось с Transit, что позволяет использовать систему постоянно, в то время как Transit обеспечивает исправление только каждый час или чаще.
После 1996 года спутники продолжали использоваться для Системы мониторинга ионосферы ВМФ (NIMS).
Спутники (известные как Используемые в системе спутники OSCAR или NOVA ) были размещены на низких полярных орбитах, на высоте около 600 морских миль (690 миль; 1100 км), с орбитальной период около 106 минут. Для обеспечения разумного глобального покрытия требовалась группировка из пяти спутников. Пока система работала, на орбите обычно находилось не менее десяти спутников - по одному запасному на каждый спутник в основной группировке. Обратите внимание, что эти спутники OSCAR не были такими же, как спутники серии OSCAR, которые были предназначены для использования операторами любительской радиосвязи для использования в спутниковой связи.
Transit-1. -Прототип спутника Орбиты транзитных спутников были выбраны так, чтобы покрывать всю Землю; они пересекли полюса и разошлись по экватору. Поскольку в любой момент времени обычно был виден только один спутник, фиксацию можно было произвести только тогда, когда один из спутников находился над горизонтом. На экваторе задержка между исправлениями составляла несколько часов; в средних широтах задержка уменьшилась до часа-двух. Для своей предполагаемой роли системы обновления для запуска БРПЛ Transit было достаточно, поскольку подводные лодки периодически вносили исправления для сброса своей инерциальной системы наведения, но Transit не обладал способностью обеспечивать высокоскоростные измерения местоположения в реальном времени.
С более поздними усовершенствованиями система обеспечивала однопроходную точность примерно 200 метров (660 футов), а также обеспечивала временную синхронизацию примерно с 50 микросекундами. Транзитные спутники также передают зашифрованные сообщения, хотя это была второстепенная функция.
Транзитные спутники использовали массивы памяти с магнитным сердечником в качестве хранилища данных объемом до 32 килобайт.
Основной принцип работы Transit аналогичен системе, используемой передатчиками аварийного локатора, за исключением того, что в последнем случае передатчик находится на земле, а приемник - в орбита.
Каждый спутник системы Transit транслирует два несущих сигнала УВЧ, которые обеспечивают точное время (каждые две минуты), плюс шесть элементов орбиты и переменные возмущения орбиты спутника. Эфемериды орбиты и поправки часов загружались дважды в день на каждый спутник с одной из четырех станций слежения и ввода данных ВМФ. Эта широковещательная информация позволила наземному приемнику вычислить местоположение спутника в любой момент времени. Использование двух несущих частот позволило наземным приемникам уменьшить ошибки навигации, вызванные ионосферной рефракцией. Система Transit также предоставила первую во всем мире службу хронометража, позволяющую повсюду синхронизировать часы с точностью до 50 микросекунд.
Транзитное спутниковое вещание на 150 и 400 МГц. Эти две частоты использовались для того, чтобы компенсировать преломление спутниковых радиосигналов ионосферой, тем самым повышая точность определения местоположения.
Важнейшей информацией, которая позволяла приемнику вычислить местоположение, была уникальная частотная кривая, вызванная эффектом Доплера. Эффект Доплера вызвал явное сжатие длины волны несущей при приближении спутника к приемнику и растяжение длин волн при удалении спутника. Космический корабль двигался со скоростью около 17000 миль в час, что могло увеличивать или уменьшать частоту принимаемого несущего сигнала на целых 10 кГц. Эта доплеровская кривая была уникальной для каждого местоположения в пределах прямой видимости спутника. Например, вращение Земли заставляло наземный приемник двигаться к орбите спутника или от нее, создавая несимметричный доплеровский сдвиг для приближения и удаления, позволяя приемнику определять, находится ли он к востоку или западу от направления север-юг спутника наземный путь.
Расчет наиболее вероятного местоположения приемника было нетривиальным занятием. Программное обеспечение навигации использовало движение спутника для вычисления «пробной» доплеровской кривой на основе первоначального «пробного» местоположения приемника. Затем программное обеспечение будет выполнять аппроксимацию кривой наименьших квадратов для каждого двухминутного участка доплеровской кривой, рекурсивно перемещая пробное положение до тех пор, пока пробная доплеровская кривая не будет «наиболее близко» совпадать с фактической доплеровской кривой, полученной со спутника в течение все двухминутные сегменты кривой.
Если бы приемник также перемещался относительно земли, например, на борту корабля или самолета, это могло бы вызвать несоответствие с идеализированными кривыми Доплера и ухудшить точность позиционирования. Однако точность определения местоположения для медленно движущегося корабля обычно может быть вычислена с точностью до 100 метров даже при приеме всего одной двухминутной кривой Доплера. Это был критерий навигации, которого требовал ВМС США, поскольку американские подводные лодки обычно выставляли свою УВЧ-антенну всего на 2 минуты, чтобы получить пригодную для использования точку перехода. Американская подводная версия системы Transit также включала специальную зашифрованную, более точную версию загруженных орбитальных данных спутника. Эти улучшенные данные позволили значительно повысить точность системы [в отличие от Selective Availability (SA) при GPS]. При использовании этого расширенного режима точность обычно составляла менее 20 метров, то есть точность была между LORAN C и GPS. Безусловно, Transit была самой точной навигационной системой своего времени.
Сеть наземных станций, местоположение которых было точно известно, постоянно отслеживала транзитные спутники. Они измерили доплеровский сдвиг и перенесли данные на бумажную ленту с 5 отверстиями. Эти данные были отправлены в Центр управления спутниками в Лаборатории прикладной физики в Лорел, штат Мэриленд, с использованием коммерческих и военных сетей телетайпа. Данные фиксированных наземных станций предоставили информацию о местоположении на орбите спутника Transit. Размещение транзитного спутника на околоземной орбите от известной наземной станции с использованием доплеровского сдвига - это просто обратное использование известного местоположения спутника на орбите для определения неизвестного местоположения на Земле, опять же с использованием доплеровского сдвига.
Обычная наземная станция занимала небольшую хижину Квонсет. Точность измерений наземной станции зависела от точности главных часов наземной станции. Первоначально кварцевый генератор в печи с регулируемой температурой использовался в качестве задающих часов. Ведущие часы ежедневно проверялись на дрейф с помощью ОНЧ-приемника, настроенного на ОНЧ-станцию ВМС США. ОНЧ-сигнал обладал тем свойством, что фаза ОНЧ-сигнала не изменялась день ото дня в полдень на пути между передатчиком и приемником, и поэтому его можно было использовать для измерения дрейфа генератора. Позже были использованы часы рубидиевые и лучевые цезия. Наземные станции имели номерные названия; например, станция 019 была станцией Мак-Мердо в Антарктиде. В течение многих лет в течение 1970-х на этой станции работали аспирант и студент, обычно специализирующийся на электротехнике, из Техасского университета в Остине. Другие станции были расположены в Государственном университете Нью-Мексико, Техасском университете в Остине, Сицилия, Япония, Сейшельские острова, Туле Гренландия и в ряде других мест. Станции Гренландии и Антарктиды видели каждый проход каждого транзитного спутника из-за их близкого к полюсу местоположения для этих спутников на полярной орбите.
Вестибюль и хижина Квонсет Транзитная спутниковая станция слежения 019. 1. Спутниковый магнитометр Триады с опускаемой антенной. 2. Флагшток, 3. Штанга на заднем плане, 4 Вращающийся световой сигнал температуры, 5 УНЧ-антенна, 6–9 доплеровских спутниковых антенн слежения, 10. Печная труба для обогревателя, 11 Прожектор для условий низкой видимости, 12 топливный бак. 172>Некоторое оборудование внутри транзитной спутниковой станции слежения 019. 1. Блок автоматического управления, 2. Таймер-счетчик, 3. Детектор временных интервалов, 4. График преобразования времени, 5. Спутниковые эфемериды, 6. Приемник слежения, 7. Время дисплей, 8 программатор Header-Tailer, 9. дигитайзер и основные часы, 10. задающий генератор, 11. самописец с ленточной диаграммой, 12. перфорация для бумажной ленты, 13. коротковолновый приемник. Вне поля зрения: УНЧ-приемник, блок коррекции рефракции, резервная аккумуляторная система, источники питания, регуляторы переменного напряжения. Портативная версия наземной станции называлась геопередатчиком и использовалась для создания полевых измерения. Этот приемник, источник питания, перфолента и антенны могли поместиться в нескольких мягких алюминиевых ящиках и могли быть отправлены авиакомпанией в качестве дополнительного груза. Данные собирались в течение определенного периода времени, обычно за неделю, и отправлялись обратно в Центр управления спутниками для обработки. Следовательно, в отличие от GPS, не было немедленного точного определения местоположения Geoceiver. Geoceiver постоянно находился на Южнополярной станции и эксплуатировался персоналом Геологической службы США. Поскольку он находился на поверхности движущегося ледяного покрова, его данные использовались для измерения движения ледяного покрова. Другие гео-датчики были сняты в Антарктиде летом и использовались для измерения местоположения, например, движения шельфового ледника Росс.
Орбиты пяти транзитных спутников (текст на немецком языке) Поскольку не существовало компьютера, достаточно маленького, чтобы поместиться в люк подводной лодки (в 1958 году), был разработан новый компьютер, названный AN / UYK-1 (TRW-130). Он был построен с закругленными углами, чтобы проходить через люк, и был около пяти футов высотой и герметизирован, чтобы быть водонепроницаемым. Главным инженером-проектировщиком был тогдашний преподаватель Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Лоуэлл Амдал, брат Джина Амдала. AN / UYK-1 был построен Ramo-Wooldridge Corporation (позже TRW) для ПЛАРБ Lafayette класса. Он был оснащен 8 192 словами 15-битной основной памяти плюс бит четности, распараллеленный вручную на их заводе в Канога-парке. Время цикла составляло около одной микросекунды. AN / UYK-1 весил около 550 фунтов (250 кг).
AN / UYK-1 был микропрограммной машиной с длиной слова 15 бит, в которой отсутствовали аппаратные команды для вычитания., умножать или делить, но может складывать, сдвигать, формировать дополнение до единиц и проверять бит переноса. Инструкции для выполнения стандартных операций с фиксированной и плавающей запятой представляли собой программные подпрограммы, а программы - списки ссылок и операторов для этих подпрограмм. Например, подпрограмма «вычитание» должна была сформировать дополнение до единиц вычитаемого и сложить его. Умножение требовало последовательного сдвига и условного сложения.
В наборе инструкций AN / UYK-1 в инструкциях машинного языка было два оператора, которые могли одновременно манипулировать арифметическими регистрами, например, дополнять содержимое одного регистра при загрузке или сохранении другого. Возможно, это был первый компьютер, реализовавший возможность косвенной адресации за один цикл.
Во время прохождения спутника приемник GE будет получать параметры орбиты и зашифрованные сообщения со спутника, а также измерять частоту с доплеровским смещением через определенные промежутки времени и передавать эти данные в компьютер AN / UYK-1. Компьютер также будет получать от судовой инерциальной навигационной системы (БИНС) данные о широте и долготе. Используя эту информацию, AN / UYK-1 запустил алгоритм наименьших квадратов и обеспечил чтение местоположения примерно за пятнадцать минут.
В серии Transit был 41 спутник, которым НАСА присвоило имя Transit .
Transit 3B продемонстрировал загрузку программ в память бортового компьютера на орбите.
Транзит 4А, запущенный 29 июня 1961 года, был первым спутником, использующим радиоактивный источник энергии (РИТЭГ) (SNAP-3 ). Транзит 4Б (1961 г.) также имел РИТЭГ SNAP-3. Транзит 4B был среди нескольких спутников, которые были непреднамеренно повреждены или уничтожены в результате ядерного взрыва, в частности, во время ядерных испытаний Starfish Prime в США на большой высоте 9 июля 1962 г. и последующих радиационный пояс.
Transit 5A3 и Transit 5B-1 (1963) каждый имел SNAP-3 RTG.
Transit 5B-2 (1963) имел SNAP-9A РИТЭГ.
Транзит-9 и 5Б4 (1964 г.), а также Транзит-5Б7 и 5Б6 (1965 г.) имели «ядерный источник энергии».
ВВС США также периодически запускали недолговечные спутники, оборудованные радиомаяками 162 МГц и 324 МГц, на гораздо более низкие орбиты для изучения сопротивления орбиты. Наземные станции слежения Transit также отслеживали эти спутники, определяя местонахождение спутников на их орбитах, используя те же принципы. Данные о местоположении спутника использовались для сбора данных о сопротивлении орбиты, включая изменения в верхних слоях атмосферы и гравитационного поля Земли.
 | На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Транзитом (спутник). |
