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追跡データ中継衛星（ TDRS ）は、NASAやその他の米国政府機関が衛星、気球、航空機、国際宇宙ステーション、アムンゼン・スコット南極基地などの独立した「ユーザープラットフォーム」との間で通信を行うために使用する追跡データ中継衛星システム（ TDRSS ）の一部を構成する通信衛星の一種です。このシステムは、NASAの有人飛行ミッションと低軌道上の無人衛星すべてをサポートしてきた既存の世界規模の地上局ネットワークを置き換えるために設計されました。主なシステム設計目標は、これらの宇宙機が地上と通信している時間を増やし、転送できるデータ量を増やすことでした。これらのTDRSS衛星はすべて、地球表面から35,786 km（22,236マイル）上空の静止軌道に打ち上げられ、そこで機能するように設計および製造されています。
最初の 7 基の TDRSS 衛星はTRW社によって製造されました。後の 3 つのバージョンはボーイング社の衛星システム部門によって製造されました。13 基の衛星が打ち上げられましたが、1 基はチャレンジャー号の事故で破壊されました。TDRS-1 は 2009 年 10 月に運用を終了しました。[ 1 ] TDRS-4 は 2011 年 12 月に運用を終了しました。現在 10 基の TDRSS 衛星が運用されています。[ 2 ]すべての TDRSS 衛星は NASA のゴダード宇宙飛行センターによって管理されています。[ 3 ] TDRS バージョン L および K の契約は 2007 年 12 月 20 日にボーイング社に授与されました。[ 4 ] 2011 年 11 月 30 日に NASA は追加の第 3 世代 TDRS 衛星TDRS Mを発注する決定を発表しました。[ 5 ]
2022年、NASAはTDRSシステムの段階的廃止を開始し、衛星中継サービスを民間事業者へ引き渡すと発表した。[ 6 ] 2024年には、TDRS衛星はおそらく10年以上運用され続けるだろうが、すべての新しい軌道ミッションは民間運営の衛星ネットワークを介して通信すると発表した。[ 7 ]
最初の追跡およびデータ中継衛星は、1983年にスペースシャトル・チャレンジャーの初飛行であるSTS-6で打ち上げられました。チャレンジャーの軌道から最終的な静止軌道に衛星を運ぶはずだったボーイング製の慣性上段は故障し、TDRSを正しい軌道に投入できませんでした。その結果、衛星に搭載ロケットスラスタを使用して正しい軌道に移動するように指令する必要がありました。この燃料の消費により、静止軌道にとどまる能力が低下しました。1997年末までに軌道は変化し、衛星が南極を見ることができるようになり、1998年1月にアムンゼン・スコット南極基地にアップリンク/ダウンリンク局が設置されました。 [ 8 ] TDRS-1は、2009年まで南極研究にとって重要な通信アップリンクでした。
2番目の追跡・データ中継衛星は、1986年1月のSTS-51-Lミッション中にチャレンジャー号とともに打ち上げ直後に破壊された。TRW社製の次の5機のTDRSS衛星は、他のスペースシャトルで打ち上げに成功した。ボーイング社製の後継衛星3機は、 2000年と2002年にアトラスロケットで打ち上げられた。NASAのプレスリリース[ 9 ]は、システム全体の機能を次のようにまとめている。
「TDRS-1は単独で運用され、1983年9月のスペースシャトルミッションを支援するにあたり、NASAの追跡ステーション網全体がそれまでのすべてのスペースシャトルミッションで提供した通信範囲よりも広い範囲をカバーした。」
第一世代のTDRSは2015年に廃止される予定です。[ 5 ]
2 つのTDRSS 衛星地上局は、ラス クルーセス地区にある NASA ホワイト サンズ コンプレックスにあります。追跡衛星およびデータ中継衛星との間で送受信されるすべての無線コマンドと受信テレメトリは、ホワイト サンズ コンプレックスのこれらの端末を経由します。当初、TDRSS 用の大型地上局システムは 1 つだけ設計および構築されました。しかし、数年後、ユーザー需要の増加により、NASA は約5 キロメートル (3.1マイル)離れた場所に2 番目の地上局システムの設計および構築を指示しました。そのため、現在ではホワイト サンズ コンプレックスとして知られる、機能的に同一で冗長な 2 つの衛星地上局があります。インド洋上空でのユーザー サポートがないゾーンのため、 TDRS をサポートするためにグアムに地上局が構築されました。[ 2 ]
二辺測量トランスポンダシステム（BRTS）は、TDRS衛星の追跡支援を提供します。BRTSは、ホワイトサンズミサイル射場（WSC）、グアム（GRGT）、アセンション島（ACN）、オーストラリアのアリススプリングス（ALS）の4つのサイトで構成されています。[ 10 ]
TDRSS衛星の通信システムは、複数のミッションを同時にサポートするように設計されています。各衛星には、異なる搬送周波数で動作し、さまざまなデータレートをサポートするSバンド、Kuバンド（第1世代のみ）、およびKaバンド（第2世代のみ）の電子通信システムハードウェアが搭載されています。[ 11 ]ボーイングの新しい衛星は、TRWが製造した古い衛星よりも多くの通信をサポートできます。
注：TDRSS衛星は製造工程中はアルファベットで識別されますが、正しい静止軌道に正常に投入されると番号で識別されます（例えば、開発中および軌道投入前はTDRS-A、軌道投入後運用開始後はTDRS-1となります）。したがって、打ち上げ失敗や重大な故障で失われた衛星には番号は付与されません。
TDRS-Aは、TDRSS（TurboDari Scholar Scholar Scholar）と呼ばれる多衛星追跡システムの最初のシステムでした。このシステムは、通信衛星技術を活用し、衛星追跡およびテレメトリ運用の効率化とコスト削減を実現するコンセプトに基づいています。3基の静止衛星（うち1基は予備）が衛星を追跡し、衛星からデータを受信して地上局へ中継します。2基の主要な稼働衛星は、軌道上で経度130度以上離れています。
一方のシステムは遠地点高度が2000km以下の衛星 （衛星の大部分）の追跡に使用され、もう一方のシステムは遠地点高度が高い衛星の追跡に使用される。当初の計画では、動作周波数は2150MHz（±150MHz）付近と14.3GHz（±0.9GHz）付近を使用する予定だった。
TDRSSは当初、遠地点高度が12,000km以下の衛星をサポートすることを目的としていました 。TDRSSの衛星は、地上テレメトリ局がTDRSS機器と互換性があるため、通信システムは1つだけで済みます。
