追尾・データ中継衛星「TDRS」

スペース百科

TDRS

分類:人工衛星

名称:追尾・データ中継衛星「TDRS」/Tracking and Data Relay Satellite
小分類:通信放送衛星
開発機関・会社:アメリカ航空宇宙局(NASA)
製造会社:TRW
運用機関・会社:アメリカ航空宇宙局(NASA)/ゴダード宇宙飛行センター
打ち上げ年月日:1983年4月4日(1号)/1986年1月28日(チャレンジャー号とともに爆発・2号)/1988年9月29日(3号)/1989年3月13日(4号)/1991年8月2日(5号)/1993年1月13日(6号)/1995年7月13日(F7号)
打ち上げ国名・機関:アメリカ/アメリカ航空宇宙局(NASA)
打ち上げロケット:スペースシャトル/IUS(慣性上段ロケット)
打ち上げ場所:ケープカナベラル空軍基地
国際標識番号:1983026B(1号)、1988091B(3号)、1989021B(4号)、1991054B(5号)1993003B(6号)、1995035B(F7号)

地球の軌道に打ち上げられた衛星や、惑星間空間を旅する探査機は、地上の管制センターからの指令を受け取り、また、観測データを送らなければなりません。このうち月や惑星に向けた探査機との連絡には、ジェット推進研究所(JPL)を本拠地とする深宇宙(ディープ・スペース)ネットワークが、軌道上の衛星用には、ゴダード宇宙飛行センターが管理する宇宙追尾データ・ネットワーク(STDN)が使われてきました。
しかし、STDNの場合は、軌道上の衛星、特に低軌道から中軌道にかけての衛星を管理するためには、その衛星を直進する電波の視界でとらえるための通信局を、世界中に14カ所も設置する必要がありました。しかも、14もの基地を使っても、衛星と連絡がとれるのは軌道公転時間の15％どまりでした。おまけに、この地上局とメリーランド州にあるゴダード宇宙飛行センターの管制局との間でさらに地上の通信線や通信衛星を使って、データをやりとりしなければなりません。
こうした二重手間、三重手間をなんとか省けないかということで考え出されたのがTDRS(追尾・データ中継衛星)システムでした。
現在、TDRSシステムは6つの衛星と、ニューメキシコ州ホワイトサンズの受信施設、そして、ゴダード宇宙飛行センターの管制本部で構成されています。
6つの衛星はいずれも、地球と同じ速度で公転しているため、地上からは静止しているように見える、高度地球静止軌道に置かれ、うち3つが運用状態に、3つがバックアップ体制にあります。
TDRSは、高い軌道位置にあるため、3基を使えば1,200から5,000kmの高度の軌道になる、つまり、TDRSからは見下ろす位置にある人工衛星やスペースシャトルとは、ほとんどいつでも交信することができます(実際には軌道公転時間の85%から100%の間)。15%という従来の数字に比べれば、これは驚異的な性能です。
そこで、多数の人工衛星を統合的に、しかも、ほぼリアル・タイムで管理するために配備されたのが、TDRシステムでした。

1.どんな形をして、どんな性能を持っているの？
軌道定置時の重量は2,120kg、発射時の重量は2,270kgです。アンテナや太陽電池パネルを展した際には、17.4m×14mもの大きさになります。3軸安定で、太陽電池パネルから得られる1,800Wの電力で、5つのアンテナを運用します。システム全体では、24もの衛星や宇宙船の現状を追尾、これを管理する仲介役をつとめるとともに、観測データなどを地上に送る役割もはたします。
6つの衛星のうち、3つが運用状態にあり、残り3つはバックアップするという体制がとられ、ホワイト・サンズの地上局も隣接して2つ設けられています。

2.どんな目的に使用されるの？
1号はIUSがうまく作動せず、軌道制御用ロケットで静止軌道へたどりつきはしたものの、限定的に使用され、現在はコンプトン・ガンマ線観測衛星(GRO)との交信用に使われています。また、2号はチャレンジャー号の爆発事故によって失われました。7号はこの事故による損失をカバーするための衛星です。
他6つのTDRSは計画どおりの成果をあげ、現在もNASAのみならず、世界各国、また民間の衛星の運用に役立てられています。

3.宇宙でどんなことをし、今はどうなっているの？
現在、TDRSシステムを使って運用されている衛星は、スペースシャトルやハッブル宇宙望遠鏡、ランドサットなど多数あり、日本も参加するISS国際宇宙ステーションでも利用されることが決まっています。

4.このほかに、同じシリーズでどんな機種があるの？
TDRSには、その役割を受けつぐ、より高性能のATDRS(発展型TDRS)の配備が予定されています。新しい衛星では、中継する電波もS/Kuの2帯域にKa帯域が追加され、太陽電池パネルを含む全体の大きさも21m×14mへと拡充され、その出力も2040Wに増大、燃料を除く全重量は2,910kgに及ぶことになります。

5.どのように地球を回るの？
いずれも、高度35,888kmの地球静止軌道。新しい衛星の打上げにともない、衛星の位置は何度か移されています。現在の位置は、1号が西経49度の南米上空に、3号は東経85度のインド洋上に、4号は西経41度のアフリカ沖合に、5号は西経174度、7号は西経141度のともに太平洋上に、6号は西経47度の大西洋上に定置されています。