China Langstrecken-Weltraumkommunikationssystem

In meinem letzten Artikel über den Start eines vielversprechenden neuen Raumfahrzeugs wurde mir eine Frage zum chinesischen Weltraumkommunikationssystem mit großer Reichweite gestellt.

Ich dachte nach und beschloss, es in einen separaten Artikel aufzunehmen. Darüber hinaus gibt es keinen anderen Bereich, in dem die Entwicklung der Kosmonautik der Volksrepublik China nicht so gut sichtbar wäre.

Vom einfachen Mond-Satelliten Chang'e-1, der Ende 2007 gestartet wurde und für den er nicht über die normalen Mittel verfügte, bis zu den Vorbereitungen für den Start einer vollwertigen Marsstation mit einem Rover und einer sehr komplexen Station zur Lieferung von Mondboden an die Erde. Unter den AMS ist die letzte Station überhaupt nicht gleich. Ja, der Boden wurde von sowjetischen Stationen der E-8-5-Serie auf die Erde geliefert, aber sie waren viel einfacher im Design und hatten einfachere Fähigkeiten.

All diese Errungenschaften wären nicht verfügbar, wenn sich das chinesische Fernkommunikationssystem in den letzten Jahren nicht systematisch entwickelt hätte.

Bevor ich das chinesische System beschreibe, möchte ich ein paar Worte dazu geben, worum es bei den Antennen des Deep Space Communication System (DSS) geht.

Wenn es eine sehr, sehr große Anzahl von Arten von Radioteleskopen gibt, ist DKS viel konservativer. Dies wird durch strenge Anforderungen an sie bestimmt. Wenn viele gewöhnliche Radioteleskope zur Beobachtung des Sternenhimmels ausgelegt sind, muss das BCS Planeten, den Mond oder interplanetare Stationen vor dem Hintergrund dieses Himmels verfolgen, der eine ziemlich hohe Winkelgeschwindigkeit haben kann.

Außerdem muss er diese Stationen lange begleiten. Idealerweise immer dann, wenn sich der Sender in der Funksichtbarkeitszone befindet. Einschließlich, wenn die Station gerade den lokalen Horizont verlassen hat oder bald dafür vorbeikommt. Wenn Sie mit mehreren Stationen arbeiten, müssen Sie die Antenne schnell an einen anderen Punkt am Himmel umleiten können.

Auf der technischen Seite ist dieses Retargeting nicht sehr einfach, diese Antennen sind sehr groß. Dutzende Meter. Darüber hinaus verfügen sie über eine sogenannte gefüllte Apertur (vollständige Abdeckung), um das Signal von der gesamten Oberfläche des Spiegels zu sammeln und zu maximieren.

Theoretisch können Sie für die Kommunikation in der Umlaufbahn des Mondes einen kleineren Durchmesser verwenden, aber selbst dort ist "Größe wichtig". Eine größere Antenne liefert mehr Energie und damit die Geschwindigkeit der Informationsübertragung.

Und der Letzte. Wenn die überwiegende Anzahl von Radioteleskopen Empfänger sind, benötigen Sie in unserem Fall einen Sender mit ausreichend hoher Leistung an der Antenne. Tatsächlich ist dies einer der Hauptunterschiede. Es gibt viele Vollkreis-Radioteleskope mit großem Durchmesser, nur wenige Geräte sind mit Sendern ausgestattet. Meistens nur im Zusammenhang mit Weltraumkommunikationssystemen.

Sie können sich zwei klassische Vertreter solcher Systeme ansehen: den amerikanischen DSS-14 und unseren RT-70. Beide sind jeweils 70 Meter lang.



Und als Beispiel für die Komplexität der Verwendung herkömmlicher Radioteleskope möchte ich das chinesische FAST (in Auftrag gegeben im Jahr 2016) erkennen, das aus irgendeinem Grund manchmal dem chinesischen System der Fernkommunikation im Weltraum zugeschrieben wird.



Dies ist das weltweit größte Radioteleskop mit 500 Meter gefüllter Apertur, was bedeutet, dass es ein Rekord in der Empfindlichkeit sein sollte.

So ist es nur bewegungslos, es kann nur "bequem" Objekte darüber beobachten. Wenn Sie den Bestrahler über den Spiegel bewegen, können Sie den Beobachtungspunkt leicht verschieben, aber es funktioniert nicht, auf eine Station in der Nähe des Horizonts zu zeigen. Außerdem ist dies nur ein Empfänger, die Sender sind meines Wissens nicht darauf montiert und noch nicht geplant.

Im Notfall kann es zur Suche nach einer Notstation mit einem schwachen Sender verwendet werden, es kann jedoch nicht als Standardkommunikationssystem mit interplanetaren Stationen verwendet werden.

Nach einer kleinen theoretischen Vorbereitung werden wir nun nach 2007 transportiert und verfolgen die Entwicklung des chinesischen BCS-Systems.

Anfang

Oktober 2007 ging die erste chinesische Mondstation Chang'e-1 ins All. Die chinesischen Fähigkeiten waren damals recht bescheiden.

Um die Flugbahn der Station zu bestimmen, wurden Radioteleskope beteiligt. Der größte von ihnen befand sich in der Nähe von Peking am Miyun Radio Observatory. Dieses Observatorium wurde in den 60er Jahren gegründet und war viele Jahre lang eine Reihe von 28 9-Meter-Spiegeln, das sogenannte MSRT (Miyun Synthesis Radio Telescope).



Im Jahr 2002 begann dort der Bau des damals größten chinesischen 50-Meter-Radioteleskops.

Baubeginn und Endergebnis. Im Hintergrund sehen Sie die MSRT-Antennen.



Hier ist ein Satellitenbild. Zusätzlich zu den beschriebenen Systemen können Sie auch ein stationäres 30-Meter-Radioteleskop bemerken, über das ich keine Informationen finden konnte.



Diese 50-Meter-Antenne wurde verwendet, um wissenschaftliche Daten von der Station zu empfangen. Außerdem organisierte sie zusammen mit dem neuen 40-Meter-Radioteleskop in Kunming die Basis des Interferometers, mit der die Flugbahn des Geräts bestimmt werden konnte.

Ich wiederhole, das waren nur Radioteleskope. Sie waren nicht für die Kommunikation geeignet. Mit Sendestationen war China damals viel schwieriger. Zu diesem Zweck wurden in Kashi und Qingdao 18-Meter-Antennen gebaut, aber die Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) ist eine große Hilfe geworden.

Im Austausch für wissenschaftliche Informationen von Chang'e-1 stellte die ESA ihren Stationen in Spanien und Französisch-Guayana 15-Meter-Antennen sowie eine neue 35-Meter-Antenne für die New North Station in Australien zur Verfügung. Um den Betrieb sicherzustellen, wurde das Beijing Control Center mit dem European Satellite Operations Center in Darmstadt verbunden. An europäischen Stationen, die normalerweise im Fernsteuerungsmodus arbeiten, waren während der Schlüsselelemente der Chang'e-1-Mission Bedienstete im Einsatz, um jede Notsituation schnell zu überwinden.

Die Schlüsselsignale bei Annäherung an die Station zum Mond wurden von der spanischen Station gegeben, und das Signal von der Station wurde von der australischen empfangen. Als die Station die Umlaufbahn des Mond-Satelliten betrat, führten alle drei Stationen eine kontinuierliche Überwachung durch. Die chinesischen Stationen wurden dann beim

ersten Empfang von Informationen von Chang'e-1 auf der chinesischen Station "eingeholt" .



Systembereitstellung

Die nächste chinesische Station, Chang'e-2, wurde drei Jahre später gestartet. Und in dieser Zeit ist viel passiert. Zunächst hat China die Struktur seines Weltraumkommunikationssystems mit großer Reichweite festgelegt. Es war notwendig. Es wurden nicht nur erweiterte Mondpläne offiziell angekündigt, sondern auch Stationen auf dem Weg zum Mars und zur Venus. Ich wollte nicht jedes Mal mit der ESA Kontakt aufnehmen. Als Basis für ihr BCS-System wurden zwei Distrikte ausgewählt, einer in der Region Kashi im Westen Chinas und der andere in der Region Jiamusi im Nordosten des Landes. Dort wurden Transceiver-Antennen gebaut. In Kashi - 35 Meter, in Jiamusi - 64 Meter. Radioteleskope in anderen Bereichen sollten zur Bestimmung der Flugbahn des Geräts verwendet werden.

Dieses Schema wird dazu beitragen, ihren Standort besser zu verstehen.



Transceiver-Antennen sind rot hervorgehoben, und einige chinesische Radioteleskope sind blau hervorgehoben. Nach diesem Schema ist auch die Hauptidee der Auswahl eines Ortes sichtbar. Entfernen Sie die BCS-Stationen so weit wie möglich voneinander, um die Arbeitszeit mit der Station zu maximieren. Leider konnte eine vollständige Abdeckung aus China ohnehin nicht möglich sein. Die Lücke betrug 8 bis 10 Stunden pro Tag. Und China begann mit den Ländern Südamerikas über den Bau eines Weltraumkommunikationszentrums zu verhandeln.

Der Bau dieser Stationen wurde 2012 abgeschlossen. Und bereits im Oktober 2012 begann das chinesische Zentrum für Weltraumkommunikation mit dem Chang'e-2-Apparat zu arbeiten.

Aussehen der 35-Meter-Antenne der Station in Kashi.





Sie stammt vom Satelliten



Zhang Zhuo ist einer der Ingenieure in diesem Zentrum. Im Hintergrund befindet sich einer der Kontrollräume.



Auf diesem Bild ist Ingenieur Zhang Lei bereits da und entweder ist der Raum aus einem anderen Blickwinkel oder aus einem anderen Raum höher. Wenn Sie mit den Bildern der Station vergleichen, können Sie übrigens verstehen, wo sie sich befindet.



Eine noch größere Leistung war der Bau einer Station in Jiamusi. Interessanterweise nannten sie es vor dem Bau einen Durchmesser von 64 Metern, und nach dem Bau waren es bereits 66 Meter.

Hier ist es während des Baus.



Hier ist es nach dem



Satelliten. Auf Lager, aus irgendeinem Grund nur eine Momentaufnahme von 2011. Während des Baus der Station



Hier offenbar das Zentrumspersonal. Sie können den Maßstab der Struktur bewerten.



Es gibt ein paar Aufnahmen aus dem Kontrollraum. Sie sind die Kameraden Cai Boyu und Yue Shilei. Der Raum, gemessen an den Geräteträgern im Hintergrund und den Inschriften darüber, ist der gleiche.





Stationsdiagramm



Aber auch nach der Inbetriebnahme dieser Antennen hörte die Zusammenarbeit mit der ESA nicht auf. Stationen in Spanien, Französisch-Guayana und Australien waren weiterhin an den Stationen Chang'e-2 und Chang'e-3 beteiligt. Darüber hinaus wurde 2013 ein langfristiges Kooperationsabkommen unterzeichnet.

Der Leiter der Abteilung für internationale Beziehungen der ESA, Karl Bergquist, kommentierte Folgendes:„Die ESA und China haben kürzlich ein Abkommen über gegenseitige Unterstützung unterzeichnet, in dem festgelegt wurde, dass die ESA die chinesische Mission über unser Fernkommunikationsnetz unterstützen kann. Es ist aber auch das Gegenteil möglich, dh die ESA wird China auffordern, chinesische Fernantennen für eine ESA-Mission zu verwenden. Bisher ist dies nicht geschehen, aber ich bin sicher, dass dies in den nächsten Jahren geschehen wird. Dies ist ein Zeichen für die enge Verbindung zwischen der ESA und den Führern des chinesischen Weltraumprogramms. “

Der letzte Schliff

Die letzte Station des chinesischen Weltraumkommunikationssystems wurde in Argentinien gebaut. Die oben genannten Verhandlungen wurden erfolgreich beendet.

2017 begannen in der argentinischen Provinz Neuquen umfangreiche Arbeiten zum Bau einer 35-Meter-Antenne





Im Oktober 2017 wurde die Station vom



Kontrollzentrum in Betrieb genommen .



Nach der Inbetriebnahme dieser Station hat China nun die Möglichkeit, interplanetare Stationen an 365 Tagen im Jahr rund um die Uhr zu überwachen, ohne dass der Zeitplan unterbrochen wird. Dies ist eine sehr ernste Leistung. Die Sowjetunion hat es beispielsweise nicht geschafft, ein solches System zu schaffen.

Zusammenfassend können wir sagen, dass China seit 2007 einen sehr langen Weg zurückgelegt hat und sein terrestrisches Weltraumkommunikationssystem für die nächsten Weltraumstarts vollständig bereit ist. Und wir werden auf jeden Fall bei zukünftigen Starts auf Mond, Mars und Venus davon hören.