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GPS衛星ブロックは、衛星航法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。システムの最初の衛星であるNavstar 1は、1978年2月22日にアメリカ空軍によって打ち上げられました。[ 1 ] GPS衛星コンステレーションは現在、アメリカ宇宙軍ミッションデルタ31の第2航法戦飛行隊（2 NWS）によって運用されています。
GPS衛星は高度約20,000 km（12,427 マイル）で地球を周回し、1日に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衛星の製造契約を獲得した。1978年には、さらに3基のブロックI衛星を製造する契約が延長された。1978年のNavstar 1を皮切りに、10基の「ブロックI」GPS衛星が打ち上げに成功した。1基の衛星「Navstar 7」は、1981年12月18日の打ち上げ失敗により失われた。[ 3 ]
ブロックI衛星は、改造された大陸間弾道ミサイルである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ました。衛星は、サターンVロケットのS-II第2段が製造されたのと同じカリフォルニア州シールビーチの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ました。[ 4 ]
ブロックIシリーズは、概念検証衛星で構成され、システム開発の様々な段階を反映していた。このシリーズの10基の衛星から得られた教訓は、完全運用型のブロックIIシリーズに活かされた。
2つの太陽電池アレイは400ワット以上の電力を供給し、地球の影での運用に必要なニッケルカドミウム電池を充電した。制御とテレメトリにはSバンド通信が使用され、宇宙機間の相互リンクにはUHFチャネルが使用された。軌道修正にはヒドラジン推進システムが使用された。ペイロードには、1575.42 MHz（L1）と1227.60 MHz（L2）の2つのLバンド航法信号が含まれていた。
ブロックIの最後の打ち上げは1985年10月9日に行われたが、最後のブロックI衛星は設計寿命である5年をはるかに超えた1995年11月18日まで運用を終了しなかった。[ 5 ]
ブロックII衛星は、制御セグメントとの通信なしに14日間運用できるように設計された、初の本格的な運用型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社で、ブロックI契約の修正後、SVN 12認定機を製造しました。1983年、同社はブロックII/IIA衛星28基の製造に関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、地上方向への姿勢制御にはリアクションホイールが使用された。2つの太陽電池アレイが710ワットの電力を供給し、制御とテレメトリにはSバンド通信が使用された。宇宙船間のクロスリンクにはUHFチャネルが使用された。軌道修正にはヒドラジン推進システムが使用された。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信号が含まれていた。各宇宙船には、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が搭載されており、質量は1,660 kg (3,660 lb)であった。[ 7 ]
初期のブロックIIシリーズの9つの衛星のうち最初の衛星は1989年2月14日に打ち上げられ、最後の衛星は1990年10月1日に打ち上げられました。 [ 8 ]このシリーズで最後に運用を終了した衛星は、設計寿命7.5年をはるかに超えた2007年3月15日に運用を終了しました。
ブロックIIA衛星は、制御セグメントとの通信なしに180日間運用できるように設計されたブロックIIシリーズの改良版でした。しかし、質量は1,816 kg（4,004 lb）に増加しましたが、設計寿命7.5年は延長されませんでした。[ 9 ]
ブロックIIAシリーズの衛星は19基打ち上げられ、最初の衛星は1990年11月26日、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号と36号の2基にはレーザー反射器が搭載されており、無線信号とは独立して追跡できるため、クロック誤差と暦誤差を明確に分離できる。[ 10 ]
SVN-34は、最後のブロックIIA衛星で、PRN 18信号で放送されました。[ 11 ] 2019年10月9日に運用から外されましたが、2020年4月まで軌道上の予備機として保管されました。[ 12 ] [ 13 ]
Block 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2,030 kg (4,480 lb) 、軌道上では1,080 kg (2,380 lb) です。 [ 14 ] Block 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 12 秒後に爆発したため失敗しました。最初の打ち上げ成功は 1997 年 7 月 23 日でした。このシリーズの 12 基の衛星が打ち上げに成功しました。このブロックの少なくとも 10 基の衛星には、遭難警報衛星システムとして知られる、捜索救助用の実験的なS バンドペイロードが搭載されていました。[ 15 ] [ 16 ]また、前身の衛星と同じ 7.5 年の設計寿命を持っていました。
Block IIR-M衛星には、新しい軍事信号と、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。[ 17 ] Block IIR-Mシリーズには8つの衛星があり、ロッキード・マーティン社によって製造されました。[ 18 ]最初のBlock 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。[ 19 ]また、前身の衛星と同じ7.5年の設計寿命を持っていました。
Block IIF シリーズは、ボーイング社が開発した「後継」衛星で、運用中の L5 信号を念頭に置いて最初に設計されました。衛星の質量は1,630 kg (3,590 lb)で、設計寿命は 12 年です。最初の Block IIF 宇宙機は、2010 年 5 月にDelta IVロケットで打ち上げられました。[ 20 ] 12 番目で最後の IIF の打ち上げは、2016 年 2 月 5 日に行われました。[ 21 ]
GPS Block IIIは、第3世代GPS衛星の最初のシリーズであり、L1Cなどの新しい信号を取り入れ、より高い出力レベルで送信します。設計寿命は15年に延長され、第1シリーズの3倍となっています。2018年12月23日、最初のGPS III衛星がSpaceXのFalcon 9 Full Thrustロケットで打ち上げられました。最後のGPS III衛星はSV10で、2026年4月に打ち上げられました。
ブロックIIIFシリーズは、最大22機の宇宙機で構成されるGPSブロックIII衛星の2番目のセットです。[ 22 ]ブロックIIIFの打ち上げは2027年以降に開始され、2037年まで続く予定です。
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