Vom discuta în acest articol despre cel mai nou satelit al constelaţiei americane GPS, respectiv GPS 2F-2, lansat în cursul lunii iulie 2011. De curând această reţea a primit spre utilizare a doua platformă din versiunea a patra (F) a celei de a doua generaţii Navstar 2.
Acest nou satelit vine aşadar în completarea celui lansat pe 28 mai anul trecut şi care inaugura modernizarea sistemului GPS. Spuneam la vremea respectivă că GPS 2F-1 costase USAF (US Air Force) 121 de milioane de dolari şi a ocupat slotul 2 din planul orbital B, înlocuind mai vechiul GPS 2A-27, un satelit lansat în anul 1996.
Navstar 2 sau Block II, a cărui proiectare a început la începutul anilor '80, a fost introdusă în serviciu începând cu anul 1989 şi a suferit în decursul timpului mai multe modificări, oficial catalogate în mai multe versiuni: 2A,2R,2RM şi, în sfârşit, acum 2F.
Dacă versiunea precedentă fusese construită de Lockheed Martin (despre ultimii doi sateliţi din serie 2R20 şi 2R21 am relatat în articole speciale în anul 2009), acum contractorul principal s-a schimbat, iar noile platforme vor fi construite de Boeing în baza unui contract semnat în anul 1996. Iniţial, acest contract prevedea realizarea a 33 de sateliţi, dar în anul 2001 el a fost revizuit şi s-au păstrat comenzi pentru doar 12 platforme.
Odată cu primul satelit din versiunea 2F s-au adus modificări notabile faţă de ceea ce US Air Force a operat până acum. Platforma a fost redusă de la 2032 kg la 1545 kg şi, odată cu ieşirea din uz a rachetei Delta 2, sarcina plasării în orbita a fost transferată mai puternicelor Delta 4 şi Atlas 5.
Acestea, spre deosebire de Delta 2, sunt capabile să transfere sateliţii direct pe orbită înaltă dorită (circulară cu înălţimea de 20200 km şi înclinaţie 55 de grade) – totul în decursul unui zbor de 3 ore şi jumătate - şi nu să lase (ca în cazul generaţiei anterioare) încărcătura într-o orbită de transfer. În trecut motoarele orbitale ale satelitului trebuiau să finalizeze înscrierea în traiectoria dorită – de obicei în decursul unor manevre care puteau dura până la câteva zile.
Prin urmare, noua versiune de sateliţi GPS nu mai este nevoită să care la bord un motor de transfer orbital şi combustibilul aferent.
În plus, durata de viaţă a crescut la 15-18 ani, satelitul este echipat cu procesoare şi memorii îmbunătăţite, are posibilitatea de a fi mult mai reprogramabil pe orbită - lucru esenţial pentru a asigura flexibilitatea ulterioară, aduce un semnal mult mai puternic, rezistent la interferenţe externe pentru aplicaţii militare şi cunoscut sub indicativul “M-code”, aduce o îmbunătăţire a preciziei de poziţionare datorită digitalizării ceasului atomic de la bord şi, nu în ultimul rând, preia în serie semnalul experimental care a fost folosit pentru prima oară de GPS 2R-20.
Atunci, proiectul principal a fost reprezentat de instalarea unui nou echipament electronic care permite generarea, pe lângă clasicele semnale GPS, şi a unui nou semnal numit L5 care urmează să fie folosit de aviaţia civilă pentru îmbunătăţirea acurateţii şi performanţelor sistemului de navigaţie de la bordul avioanelor de linie.
Inginerii erau de fapt interesaţi de capabilitatea sistemului şi de eventualele interferenţe pe care noul echipament le-ar putea cauza asupra funcţionării sistemului GPS clasic.
Din păcate, la acea vreme s-a constatat că proiectul nu este unul reuşit, satelitul fiind trecut ulterior în stand-by pentru culegerea de date suplimentare, dar nefiind folosit activ în constelaţia GPS pentru a nu afecta precizia sistemului.
Să revenim însă la zborul de pe 16 iulie 2011.
Deşi anunţată iniţial pentru sfârşitul anului 2010 (noiembrie), lansarea satelitului GPS 2F 2 a fost amânată cu mai mult de jumătate de an şi a avut loc în final la o dată pe care o menţionăm anterior. Plecată de la complexul 37 al centrului spaţial din Cape Canaveral, racheta Delta 4 a plasat pe orbită noul satelit după 3 ore şi 33 de minute. A fost al 50-lea satelit GPS lansat de o rachetă Delta şi al 62-lea al constelaţiei.
Acesta va opera din planul orbital D la slotul 2A, înlocuind în funcţie platforma GPS 2A-11 care împlinise recent venerabila vârstă de 20 de ani (ea fusese lansată pe 3 iulie 1991 la bordul unei rachete Delta 2).
Constelaţia GPS, care în configuraţia minimală constă în 6 planuri orbitale a câte 4 sateliţi, primeşte aşadar un nou membru alături de cei 31 de sateliţi operaţionali pe care îi are la momentul actual: 11 sateliţi din generaţia 2A, 12 din generaţia 2R, 7 din generaţia 2RM modernizată şi în sfârşit unul din generaţia 2F. Prima generaţie Navstar (lansată între 1978 şi 1985) a cuprins 11 platforme. Ea a fost urmată de Navstar 2 (între 1989 şi 1990) cu 9 platforme, Navstar 2A (1990-1997) cu 19 platforme, Navstar 2R (1997-2004) cu 13 platforme şi în sfârşit Navstar 2RM (2005-2008) cu 8 platforme.
În continuare echipamentul electronic de la bordul noului satelit va intra în operare nominală în constelaţie în circă o lună, după ce toate testele vor fi făcute de echipa de ingineri de la sol.
Racheta Delta 4 a fost folosită în versiunea M+ având un sistem de boostere (2 motoare de tip GEM 60 cu combustibil solid) care iniţiază lansarea, un motor RS68 pentru prima treaptă ce furnizează 3312 kN la un timp de ardere de 259 secunde şi un motor RL-10B2 pentru treapta a doua ce furnizează 110kN la un timp de ardere între 850 şi 1125 secunde.
Ambele motoare funcţionează pe bază de hidrogen şi oxigen lichid (LH2/LOX), în tehnologie criogenică. În această configuraţie, racheta este capabilă să transfere o încărcătură cu masa de 10430 kg într-o orbită LEO sau 1611 kg într-o orbită GEO.
Încheiem acest articol printr-o scurtă radiografie a situaţiei curente în ceea ce priveşte navigaţia prin satelit la nivel global - care deşi subiectivă (prin prisma faptului că unele sisteme au un potenţial de creştere mai mare decât altele şi deci situaţia este posibil să se schimbe rapid) poate să dea totuşi o imagine de ansamblu în acest mediu concurenţial. În plus, trebuie să spunem de la început că singurul aspect pe care l-am luat în calcul a fost numărul actual de sateliţi, fără să ne oprim spre exemplu asupra ariei de acoperire, calităţii semnalului etc.
Pe locul 2 aşadar, putem să plasăm Rusia care are momentan 27 sateliţi în reţeaua sa Glonass (câţiva sunt totuşi neoperaţionali, fie ţinuţi în backup, fie în mentenanţă tehnică, astfel că momentan găsim activi 21 de sateliţi). Sistemul rusesc Glonass foloseşte o configuraţie diferită de cea americană – 3 planuri orbitale a câte 8 sateliţi (ultima versiune prevede trecerea la un sistem cu 2 sateliţi de rezervă în fiecare plan orbital, adică 30 în total).
Sistemul de navigaţie prin satelit al Rusiei
Locul 3 îl putem atribui Chinei care are în total un număr de 9 sateliţi activi (4 sateliţi Beidou 2 G adică geostaţionari, 1 satelit Beidou 2 M, adică MEO- ‘medium Earth orbit’ şi 4 sateliţi Beidou 2 I, adică ‘GEO inclined geostationary’). Sistemul Compass (Beidou 2) chinez va include 5 sateliţi geostaţionari, 27 de sateliţi pe orbite MEO şi 3 pe orbite GEO-I, urmând să devină operaţional până în 2020.
Sistemul de navigaţie prin satelit al Chinei
Europa - pe care o aşezăm în acest top pe poziţia 4 - se bazează pe sistemul Galileo aflat încă la început de drum şi care va include în jurul anului 2016, când va fi operaţional, 3 planuri orbitale a câte 10 sateliţi fiecare. Momentan însă doar 2 sateliţi de test se află pe orbită.
Japonia – locul 5 - are şi ea un sistem de navigaţie prin satelit la nivel regional, lansând recent primul satelit (Michibiki) din noua constelaţie QZSS (Quasi zenith satellite system), ce va include la final alte 2 platforme.
Datorită specificităţii orbitei, satelitul are o perioadă de vizibilitate a teritoriului japonez între 7 şi 9 ore pe zi. Astfel, o constelaţie de 3 sateliţi ar asigura permanent vizibilitatea unuia dintre ei şi ar fi astfel la dispoziţia utilizatorilor locali 24 de ore din 24.
Sistemul de navigaţie prin satelit japonez
În sfârşit, locul 6 poate fi ocupat de India. India la rândul ei construieşte până în 2014 sistemul IRNSS (Indian regional navigation satellite system), ce va include 3 sateliţi geostaţionari şi 4 sateliţi GEO-I. Momentan însă nici unul dintre aceşti sateliţi nu a fost trimis pe orbită (prima lansare urmând să aibă loc în 2012).
Articolul original: GPS trece la un alt nivel- a fost lansat al doilea satelit modernizat al constelatiei
