Der Lincoln Experimental Satellite 4 ( LES-4 ) war ein Kommunikationssatellit und der vierte von neun Satelliten der Lincoln Experimental Satellite-Serie . Er war der erste dieser Serie, der für den Betrieb in geostationärer Umlaufbahn konzipiert wurde. Gestartet von der United States Air Force (USAF) am 21. Dezember 1965, demonstrierte er zahlreiche für die damalige Zeit fortschrittliche Technologien, darunter die aktive Nutzung des militärischen SHF- Bandes (Super High Frequency, 7 bis 8 GHz ) zur Versorgung hunderter Nutzer.

Hintergrund

Nach der erfolgreichen Entwicklung und dem Einsatz des Projekts West Ford , eines passiven Kommunikationssystems aus kupfernen Satelliten, wandte sich das Lincoln Laboratory des MIT der Verbesserung aktiver Satellitenkommunikation zu. Insbesondere zielte Lincoln darauf ab, die Sendeleistung von Kommunikationssatelliten ( Downlink ) zu erhöhen, die aufgrund ihrer begrenzten Größe zwangsläufig eingeschränkt war. Nachdem Lincoln 1963 den Auftrag zum Bau und zur Demonstration militärischer Weltraumkommunikationssysteme erhalten hatte, konzentrierte es sich auf verschiedene technische Lösungen für das Downlink-Problem. Dazu gehörten verbesserte Antennen, eine bessere Stabilisierung der Satelliten im Orbit (was sowohl dem Downlink als auch dem Uplink – der Kommunikation von der Erde – zugutekommen würde), hocheffiziente Systeme zur Sendemodulation und -demodulation sowie modernste Fehlerkorrekturverfahren . [ 2 ] : 81–83

Diese experimentellen Lösungen wurden in einer Reihe von neun Satelliten, den sogenannten Lincoln Experimental Satellites (LES), eingesetzt. Parallel dazu entwickelte Lincoln die Lincoln Experimental Terminals (LET), Bodenstationen, die störungsresistente Signalverfahren nutzten. Diese ermöglichten die gleichzeitige Nutzung von Kommunikationssatelliten durch bis zu Hunderte von Nutzern – mobil oder stationär – ohne aufwendige Synchronisations- und zentrale Steuerungssysteme. [ 2 ] : 81–83

Die ersten drei Satelliten der LES-Serie wurden als „X-Band-Satelliten“ bezeichnet und für Experimente im „X-Band“, dem militärischen SHF -Band (Super High Frequency, 7 bis 8 GHz ) [ 3 ] : 9–1, konzipiert . Die Wahl fiel auf diese Satelliten, da Halbleitergeräte in diesem Frequenzband vergleichsweise hohe Ausgangsleistungen ermöglichten und das Band zuvor bereits von West Ford genutzt worden war. [ 2 ] : 83–84

LES-1, gestartet am 11. Februar 1965, konnte seine ursprüngliche kreisförmige Mittelbahn nicht verlassen, da sein Bordtriebwerk versagte. Die daraus resultierende Taumelbewegung und die fehlerhafte Umlaufbahn machten den Satelliten für Experimente unbrauchbar. [ 2 ] : 83 [ 3 ] : 161 LES-2, gestartet am 6. Mai 1965 [ 4 ], wurde in einer Reihe von Kommunikationsexperimenten eingesetzt und erfüllte alle erwarteten Ziele. [ 3 ] : 9–3 Der Satellit wurde 1967 automatisch durch seine interne Uhr abgeschaltet. [ 3 ] : 9–4

Nach Abschluss der Experimente im mittleren Orbit konzentrierten sich die Experimentatoren auf die Durchführung von X-Band-Experimenten aus dem geosynchronen Orbit [ 2 ] : 83

Raumschiffdesign

LES-4 war eine Weiterentwicklung des LES-1/2-Designs für eine deutlich höhere Umlaufbahn. Es verfügte über mehr Solarzellen [ 2 ] : 83, um einen leistungsstärkeren Sender [ 3 ] : 9–12 zu betreiben , sowie über eine größere Anzahl von Sonnen- und Erdsensoren. [ 2 ] : 83 Zusätzlich war LES-4 mit einem Elektronenspektrometer [ 1 ] ausgestattet , um die Strahlung im Orbit im Bereich von 130 keV bis 4 MeV [ 9–12 ] sowohl für wissenschaftliche Zwecke als auch zur Korrelation der Auswirkungen der Strahlung der intensiven Van-Allen-Gürtel auf die Funktionen des Raumfahrzeugs zu messen. [ 2 ] : 83 Der Satellit war spinstabilisiert und so konstruiert, dass er sich senkrecht zu seiner Bahnebene drehte. [ 3 ] : 9–12

Mission und Ergebnisse

Start der Titan 3C am 22. Dezember 1965

LES-4 wurde zusammen mit LES-3 , OV2-3 und OSCAR 4 am 22. Dezember 1965 um 14:00:01 UTC vom Startplatz LC41 in Cape Canaveral gestartet [ 5 ] – nur eine Sekunde später als geplant. Aus einer anfänglichen Parkumlaufbahn in 194 Kilometern Höhe hob die Titan-Trägerstufe in eine Transferumlaufbahn ab, um dort durch ein letztes Triebwerksmanöver die Umlaufbahn zu kreisförmigen. Dieses letzte Triebwerksmanöver, das für T+6:03:04 nach dem Start geplant war, [5] fand jedoch aufgrund eines undichten Ventils im Lageregelungssystem der Trägerstufe nicht statt. [ 6 ] : 417 : 422 LES-3, LES-4 und OSCAR 4 wurden von der Trägerstufe abgetrennt, allerdings deutlich später als geplant; [ 5 ] OV2-3 blieb angekoppelt und war nicht funktionsfähig. [ 6 ] : 422

Gestrandet in einer unbeabsichtigten Umlaufbahn und nicht zur Sonne ausgerichtet, erzeugten die Solarpaneele des Satelliten nur genügend Energie für die Bordtelemetrie. Noch vor Neujahr hatte sich die Rotationsachse des Satelliten jedoch so weit präzediert , dass die Paneele ausreichend Energie für alle Systeme lieferten. Aufgrund der fehlerhaften Umlaufbahn waren das System zur Ausrichtung der magnetischen Rotationsachse sowie eines der Bordantennenschaltsysteme funktionsunfähig. Das andere Antennenschaltsystem funktionierte einwandfrei, und alle Kommunikations- und wissenschaftlichen Ziele wurden erreicht. [ 3 ] : 9–2, 9–5

LES-4 stellte die Übertragungen im Oktober 1968 ein. [ 3 ] : 9–4 Der Satellit trat am 1. August 1977 wieder in die Erdatmosphäre ein. [ 7 ]

Vermächtnis und Status

Das LES-Programm wurde mit neun Satelliten fortgesetzt und gipfelte im Start von LES-8 und LES-9 am 14. März 1976. [ 2 ] : 88

Referenzen

  1. ^ a b c "LES-4" . NASA Space Science Data Coordinated Archive . Abgerufen am 28. November 2020 .
  2. ^ a b c d e f g h i Andrew J. Butrica, Hrsg. (1997). Jenseits der Ionosphäre: Fünfzig Jahre Satellitenkommunikation (PDF) . Washington DC: NASA History Office . Abgerufen am 30. Mai 2023 .
  3. ^ a b c d e f g h NASA-Kompendium der Satellitenkommunikationsprogramme (PDF) . Greenbelt, MD: Goddard Spaceflight Center. 1973.
  4. ^ a b McDowell, Jonathan. "Startprotokoll" . Jonathans Weltraumbericht . Abgerufen am 30. Dezember 2018 .
  5. ^ a b c „Titan 3 Transtage Malfunctions, Fails to Achieve Circular Orbit“ . Aviation Week and Space Technology . New York: McGraw Hill Publishing Company. 27. Dezember 1965. S. 27. Abgerufen am 24. November 2020 .
  6. ^ a b Powell, Joel W.; Richards, GR (1987). „Die Orbiting Vehicle Series von Satelliten“. Journal of the British Interplanetary Society . Band 40. London: British Interplanetary Society.
  7. ^ McDowell, Jonathan. „Satellitenkatalog“ . Jonathans Weltraumbericht . Abgerufen am 11. Februar 2020 .