GPS衛星ブロック

GPS衛星ブロックは、衛星ナビゲーションに使用される全地球測位システム（GPS）のさまざまな生産世代です。このシステムの最初の衛星であるNavstar 1は、1978年2月22日に打ち上げられました。 ^[1] GPS衛星群は、米国宇宙軍のスペースデルタ8の第2宇宙作戦飛行隊（2SOPS）によって運用されています。

GPS衛星は高度約20,000km（12,427マイル）で地球を周回し、毎日2周します。^[2]

ロックウェル・インターナショナルは1974年に最初の8基のブロックI衛星を製造する契約を獲得した。1978年には契約が延長され、さらに3基のブロックI衛星を製造することになった。1978年のナブスター1号を皮切りに、10基の「ブロックI」GPS衛星が打ち上げられた。1981年12月18日、1基の衛星「ナブスター7号」が打ち上げ失敗により失われた。^[3]

ブロックI衛星は、大陸間弾道ミサイルを改造したアトラスロケットを使用してヴァンデンバーグ空軍基地から打ち上げられた。衛星は、サターンVロケットのS -II第二段が製造されたカリフォルニア州シールビーチの同じ工場でロックウェルインターナショナルによって製造された。^[4]

ブロック I シリーズは概念検証衛星で構成され、システム開発のさまざまな段階を反映しています。このシリーズの 10 個の衛星から得られた教訓は、完全に運用可能なブロック II シリーズに組み込まれました。

デュアルソーラーアレイは400 ワット以上の電力を供給し、地球の影で動作するためにニッケルカドミウム電池を充電しました。Sバンド通信は制御とテレメトリに使用され、UHFチャネルは宇宙船間のクロスリンクを提供しました。ヒドラジン推進システムは軌道修正に使用されました。ペイロードには、1575.42 MHz (L1) と 1227.60 MHz (L2) の 2 つのL バンド ナビゲーション信号が含まれていました。

ブロックIの最後の打ち上げは1985年10月9日に実施されたが、最後のブロックI衛星は5年の設計寿命を大幅に過ぎた1995年11月18日まで運用停止されなかった。^[5]

ブロック II 衛星は、制御セグメントからの通信なしで 14 日間動作するように設計された、初の本格的な運用 GPS 衛星でした。主契約者はロックウェル インターナショナルで、ブロック I 契約の修正後に SVN 12 認定衛星を製造しました。1983 年に、同社は 28 基のブロック II/IIA 衛星を製造する追加契約を獲得しました。

ブロック II 宇宙船は3 軸安定化されており、リアクションホイールを使用して地上を指向していました。2 つの太陽電池アレイが 710 ワットの電力を供給し、S バンド通信が制御と遠隔測定に使用されました。UHF チャネルは宇宙船間のクロスリンクに使用されました。ヒドラジン推進システムは軌道修正に使用されました。ペイロードには、1575.42 MHz (L1) と 1227.60 MHz (L2) の 2 つの L バンド GPS 信号が含まれていました。各宇宙船は 2 つのルビジウム時計と 2 つのセシウム時計、および核爆発検出センサーを搭載しており、質量は 1,660 kg (3,660 lb) でした。^[6]

ブロックIIシリーズの9機の衛星のうち最初のものは1989年2月14日に打ち上げられ、最後のものは1990年10月1日に打ち上げられた。^[7]このシリーズの最後の衛星は2007年3月15日に廃止され、設計寿命の7年半を大幅に超えた。

ブロックIIA衛星はブロックIIシリーズの若干改良されたバージョンで、制御セグメントとの接触なしで180日間の運用ができるように設計された。しかし、質量は1,816kg（4,004ポンド）に増加した。^[8]

ブロックIIAシリーズの19機の衛星が打ち上げられ、最初の衛星は1990年11月26日に、最後の衛星は1997年11月6日に打ち上げられた。このシリーズの衛星のうち35番と36番の2機にはレーザー反射鏡が装備されており、無線信号とは独立して追跡することができ、時計と天体暦の誤差を明確に分離することができる。^[9]

SVN-34は最後のブロックIIA衛星であり、PRN 18信号で放送された。^[10] 2019年10月9日に運用から外されたが、2020年4月まで軌道上の予備機として保管された。^{[11] [12]}

ブロック IIR シリーズは、ロッキード マーティンが開発した「補充」 (交換) 衛星です。各衛星の重量は、打ち上げ時に 2,030 kg (4,480 ポンド)、軌道に乗ると 1,080 kg (2,380 ポンド) になります。^[13]ブロック IIR 衛星の最初の打ち上げは、1997 年 1 月 17 日にデルタ IIロケットが飛行開始から 12 秒後に爆発したため失敗しました。最初の成功した打ち上げは 1997 年 7 月 23 日でした。このシリーズの 12 の衛星の打ち上げに成功しました。このブロックの少なくとも 10 の衛星には、遭難警報衛星システムとして知られる、実験的な捜索救助用のS バンドペイロードが搭載されていました。^{[14] [15]}

ブロックIIR-M衛星には、新しい軍用信号と、L2Cとして知られるより堅牢な民間信号が含まれています。^{[16]ブロックIIR-Mシリーズには8つの衛星があり、}ロッキード・マーティンによって製造されました。^[17]最初のブロックIIR-M衛星は2005年9月26日に打ち上げられました。IIR-Mの最後の打ち上げは2009年8月17日でした。^[18]

ブロックIIFシリーズは、ボーイングが開発した「後継」衛星である。衛星の質量は1,630kg（3,590ポンド）で、設計寿命は12年である。最初のブロックIIF宇宙船は、2010年5月にデルタIVロケットで打ち上げられた。^[19] 12回目で最後のIIF打ち上げは、2016年2月5日に行われた。^[20]

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  軌道上の GPS-IIR 衛星の想像図
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  軌道上の GPS-IIRM 衛星の想像図
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  軌道上の Navstar-2F 衛星の想像図
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  軌道上の GPS ブロック III 衛星の想像図

GPSブロックIIIは、新しい信号を組み込み、より高い電力レベルで放送する第3世代GPS衛星の最初のシリーズです。2016年9月、空軍はロッキードマーティンにさらに2つのブロックIII衛星の契約オプションを付与し、GPS III衛星の総数は10になりました。^[21] 2018年12月23日、最初のGPS III衛星がSpaceXの ファルコン9フルスラストで打ち上げられました。2019年8月22日、2番目のGPS III衛星がデルタIVで打ち上げられました。^[22] 3番目のGPS III衛星は、2020年6月30日にSpaceXのファルコン9ロケットで打ち上げられました。^[23] 4番目のGPS III衛星は、2020年11月5日にファルコン9で打ち上げられました。^[24]

ブロックIIIFシリーズは、GPSブロックIII衛星の2番目のセットであり、最大22機の宇宙船で構成されます。^[25]ブロックIIIFの打ち上げは2026年以降に開始され、2034年まで継続される予定です。^[26]

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