Intelsat VI

Die Intelsat-VI -Satelliten waren die achte Generation geostationärer Kommunikationssatelliten der Intelsat Corporation . Sie wurden von der Hughes Aircraft Company (HAC) in den Jahren 1983–1991 entwickelt und gebaut. Insgesamt wurden fünf Satelliten der VI-Serie gebaut: 601, 602, 603, 604 und 605.

Der Satellit Intelsat VI wurde, wie schon frühere Satellitenkonstruktionen, als rotierender Satellit entwickelt. Der Hauptkörper des Raumfahrzeugs rotierte mit 30 Umdrehungen pro Minute (U/min), um dem Satelliten im Gravitationsfeld der Erde gyroskopische Stabilität zu verleihen. Ein Teil des Raumfahrzeugs, der die Kommunikationsnutzlast und die Antenne trug, wurde entrotiert, damit die Antenne auf den gewünschten Punkt auf der Erde ausgerichtet werden konnte.

Die Intelsat-VI-Serie vereinte zwei Konstruktionsmerkmale früherer HAC-Satelliten: ein größeres Solarpanel und eine breitere Bauweise. ^{[ 1 ]} Der HS376-Satellit mit erweitertem Solarpanel verfügte über ein zusätzliches konzentrisches zylindrisches Solarpanel, das sich nach dem Start entfaltete, um die Stromerzeugungskapazität des Satelliten zu erhöhen und eine größere Kommunikationsnutzlast zu ermöglichen. Die Wide-Body Spacecraft der US-Regierung waren Satelliten mit größerem Durchmesser, die für den Start mit dem Space Transportation System (STS, US Space Shuttle) konzipiert waren. Daher wiesen die Intelsat-VI-Satelliten aufgrund des entfaltbaren Solarpanels eine breite Bauweise mit rotierendem Solarpanel auf. Auch die spätere HS393-Serie nutzte diese breite Bauweise mit erweitertem Solarpanel.

Dies führte zu einem Raumschiff mit einem Durchmesser von 3,6 Metern und einer Höhe von etwa 5,2 Metern in der Konfiguration für den Start mit einer Ariane-4 -Rakete. Nach Erreichen der vorgesehenen Umlaufbahnposition wurden die konzentrischen Solarzellen und die Kommunikationsantenne ausgefahren. Das Raumschiff hatte dann eine Länge von 11,7 Metern.

Die Satelliten der Intelsat-VI-Serie waren für den Start mit Ariane-4-Raketen oder dem US-amerikanischen Space Shuttle konzipiert.

Die Satelliten der Intelsat-VI-Serie wurden mit einem Flüssigtreibstoff-Subsystem betrieben, das Stickstofftetroxid und Monomethylhydrazin als Treibstoffe nutzte . Vier Radialtriebwerke mit je 22 Newton (N) Schubkraft (5 lbf ) dienten der Ost-West-Positionierung und der Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit. Zwei axial montierte Triebwerke mit je 22 N Schubkraft sorgten für die Nord-Süd-Positionierung und die Lageregelung. Zwei Apogäumstriebwerke mit je 490 N Schubkraft (110 lbf) wurden eingesetzt, um den Satelliten im Apogäum zu beschleunigen und Ausrichtungsmanöver zu unterstützen.

Die Solaranlage des Intelsat VI war so dimensioniert, dass sie zu Beginn der Betriebszeit des Satelliten etwa 2600 Watt Leistung lieferte. Die Intelsat-VI-Satelliten nutzten Nickel-Wasserstoff-Druckbehälterbatterien, um den Betrieb aufrechtzuerhalten, wenn sich der Satellit hinter der Erde in einer Sonnenfinsternis befand.

Wie bereits in der Einleitung erwähnt, wurden die Satelliten der Intelsat-VI-Serie mit einem zylindrischen Körper konstruiert, der mit Photovoltaik- Solarzellen (PV-Solarzellen) bedeckt ist. Da sich der Satellit mit 30 Umdrehungen pro Minute drehte, wäre ein flaches Solarpanel an einer Seite des Satelliten nur zeitweise der Sonne ausgesetzt und würde keine kontinuierliche Energie erzeugen. Bei einem zylindrischen Solarpanel hingegen wäre ein Teil der Solarzellen stets im Sonnenlicht und würde so die für den Betrieb des Satelliten benötigte Energie liefern.

Die Kommunikationsnutzlast besteht im Wesentlichen aus Empfängern, Filtern, Verstärkern und Verbindungskabeln oder Wellenleitern, die dazu dienen, Funksignale von Erdsendern zu empfangen, sie in geeignete Downlink-Frequenzen umzuwandeln und die Signale zurück zur Erde zu senden.

Der Satellit Intelsat VI nutzte das C-Band mit 6 GHz für den Uplink und 4 GHz für den Downlink sowie das Ku-Band mit 14 GHz für den Uplink und 11 GHz für den Downlink. Er verfügte über 50 Kommunikationstransponder, die für 33.000 Telefonleitungen (entsprechend 33.000 Zwei-Wege-Telefongesprächen) und vier Fernsehkanäle ausgelegt waren. Intelsat VI verwendete ein HF-Vermittlungsnetzwerk für statische Verbindungen zwischen den Uplink- und Downlink-Kanälen. Zusätzlich nutzte der Satellit ein dynamisches Mikrowellenvermittlungsnetzwerk (TDMA) auf den Kanälen 1-2 und 3-4, um die dynamische Querverbindung der Kanäle für TDMA-Signale zu ermöglichen.

Das Antennensystem und die Abdeckungsbereiche wurden für alle Intelsat-VI-Satelliten identisch ausgelegt. Dies vereinfachte Konstruktion und Fertigung der fünf Satelliten der Serie, da alle Antennenkomponenten für jeden Satelliten identisch gefertigt werden konnten. Zudem ermöglicht es, dass jeder Satellit der VI-Serie im Falle eines Ausfalls im Orbit einen anderen ersetzen kann.

Für den Empfang von C-Band-Signalen, die von der Erde ausgesendet wurden, wurde eine Reflektorantenne mit 2,0 m Durchmesser verwendet. Der Satellit verfügte über zwei C-Band-Halbstrahler, die so ausgelegt waren, dass sie die Landmassen aus jeder beliebigen Umlaufbahn abdeckten. Vier weitere Strahlen ermöglichten die Abdeckung spezifischer Gebiete der Erde in Abhängigkeit von der Umlaufbahn. Sowohl die Halbstrahler als auch die Zonenstrahlen nutzten einen Antennenreflektor mit 3,2 m Durchmesser und 4,2 m Brennweite. Ein Speisehornarray mit 149 Elementen und vier Schaltnetzwerke (drei davon im Orbit schaltbar) ermöglichten die Anpassung der Zonenabdeckung an die jeweilige Umlaufbahn.

Der Satellit verfügte über ein C-Band-Horn für globale Abdeckung, das die gesamte Erde abdeckte, für den Empfang und die Übertragung von zwei Kanälen oder Repeatern.

Der Satellit verfügte außerdem über zwei steuerbare Ku-Band-Spotbeams, die zur Abdeckung jedes beliebigen Gebiets auf der Erde positioniert und bei Bedarf neu ausgerichtet werden konnten. Die Ku-Band-Spotbeams ermöglichten sowohl das Senden als auch das Empfangen von Signalen.

Das Telemetrie- , Verfolgungs- und Steuerungs- (TT&C) oder Telemetrie-, Befehls- und Entfernungsmesssystem (TC&R) dient dazu, von Bodenkontrollstationen gesendete Raumfahrzeug-Steuerungsbefehle zu empfangen, Telemetriedaten von den Satellitensubsystemen an Bodenempfänger zu senden und die Verfolgung und Entfernungsmessung des Satelliten durch Bodenstationen zu unterstützen.

Die Intelsat VI-Satelliten nutzten das C-Band für das TC&R-Subsystem, und ein Paar omnidirektionaler Antennen war an einem ausklappbaren Ausleger montiert.

Beim Start mit der Ariane 4 wird der Satellit an einem SPELDA-Adapter (einem Satellitennutzlastträgersystem) befestigt, der auf der Oberseite der Ariane-4-Rakete montiert ist. Eine Schutzverkleidung umgibt den Satelliten und die Oberstufe und schützt sie während des Starts vor aerodynamischen Kräften (starker Luftströmung). Die Verkleidung wird abgeworfen, sobald die Rakete die obere Atmosphäre erreicht hat und die aerodynamischen Kräfte keine wesentliche Rolle mehr spielen. Nach Abschluss der Zündung und im freien Flug wird die Oberstufe (samt Satellit) vor der Aussetzung des Satelliten auf 5 Umdrehungen pro Minute beschleunigt. Dies sorgt für die anfängliche Stabilität des Satelliten nach der Aussetzung von der Oberstufe. Die Ariane 4 bringt die Intelsat-VI-Satelliten direkt in eine Transferbahn. Bodenbefehle zünden die Apogäumstriebwerke , um die anfängliche Umlaufbahn zu kreisförmig zu gestalten und den Satelliten in der gewünschten geostationären Umlaufbahn zu stabilisieren. Anschließend wird der Satellit ebenfalls per Bodenbefehl auf seine normale Drehzahl beschleunigt.

Beim Start mit dem US-amerikanischen Space Shuttle wurde eine Feststoffraketen -Perigäumsstufe (Motor und Träger) an der Unterseite des Raumfahrzeugs befestigt. Dieser Träger diente dazu, den Satelliten in eine Halterung im Frachtraum des Space Shuttles zu montieren. Der Satellit wurde wie eine Frisbee aus dem Space Shuttle ausgestoßen , wodurch er eine stabilisierende Rotation erhielt. Bevor der Perigäumsmotor gezündet wurde, driftete der Satellit in sicherer Entfernung vom Space Shuttle. ^{[ 2 ]} Der Perigäumsmotor lieferte dem Satelliten Energie (Geschwindigkeit), um den höchsten Punkt seiner Umlaufbahn anzuheben; er ist nach der Position in der Umlaufbahn benannt, an der er zum Einsatz kommt. Nach Gebrauch wurde der Perigäumsmotor abgetrennt. Die Flüssigtreibstoff-Apogäumstriebwerke der Intelsat-VI-Satelliten wurden anschließend verwendet, um den höchsten Punkt der Umlaufbahn zu erreichen und durch Apogäumszündungen eine kreisförmige Umlaufbahn zu gewährleisten.

Nach Ankunft auf der Station (zugewiesener geostationärer Orbitalposition) und nach korrekter Ausrichtung würde der Nutzlast- (und Antennen-)Teil des Satelliten entdreht und auf den gewünschten Ort auf der Erde ausgerichtet, die Solaranlage würde entfaltet und die Kommunikationsantenne würde ausgefahren.

Intelsat 603 wurde am 14. März 1990 mit einer kommerziellen Titan III-Rakete gestartet. Die Trennung der Oberstufe (zweite Stufe) vom Satelliten schlug fehl. ^{[ 3 ]} Dadurch blieben Satellit und Oberstufe miteinander verbunden, und Intelsat konnte das Perigäumstriebwerk nicht zünden, um den Satelliten in seine höhere Umlaufbahn zu befördern. Die Flugleitung von Intelsat trennte das Perigäumstriebwerk ab, wodurch sich der Satellit von der Titan-Oberstufe löste. Ohne das Perigäumstriebwerk konnte der Satellit jedoch nicht in seine geplante geostationäre Umlaufbahn gebracht werden. Das bordeigene Antriebssystem wurde genutzt, um den Satelliten in eine etwas höhere stabile Umlaufbahn zu bewegen.

Intelsat organisierte die Bergung von Intelsat 603 durch das US-Space Shuttle . Die Mission STS-49 startete am 7. Mai 1992 um 19:40 Uhr EDT. Drei Shuttle-Astronauten fingen den Satelliten am 14. Mai 1992 nach mehreren erfolglosen Versuchen mit einer Fangstange erfolgreich von Hand ein. Nach der Sicherung im Frachtraum des Shuttles wurde ein neues Triebwerk für die Erdbeschleunigung installiert. Intelsat 603 wurde vom Shuttle abgekoppelt, das Triebwerk für die Erdbeschleunigung gezündet und der Satellit in die geostationäre Umlaufbahn gebracht.

Ein Modell im Maßstab 1:2 ist in der Eingangshalle des Intelsat- Hauptgebäudes ausgestellt, das sich in 3400 International Drive NW, Washington DC 20008 befindet. Dort sind auch andere Intelsat-Satellitenmodelle sowie Modelle mehrerer Raketen zu sehen, die zum Start von Intelsat-Satelliten verwendet wurden.