معرفی مشخصات GPS نظامی آمریکا

رویداد۲۴ | حسین فلاحی: ماهواره‌های GPS Block IIF نسل بعدی وسایل نقلیه فضایی سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) هستند که توسط بوئینگ برای نیروی هوایی ایالات متحده ساخته شده است.

مرکز سیستم‌های موشکی و هوایی ایالات متحده در سال ۱۹۹۶ در ابتدا سفارش ساخت ۳۳ ماهواره GPS Block IIF را ارائه داد، اما بعداً قرارداد اصلاح شد و تعداد آنها به ۱۲ کاهش یافت.

این ماهواره‌ها برای جایگزینی بلوک‌های قبلی ماهواره‌های GPS Block I, II و IIA ساخته شدند که اولین آنها در سال ۱۹۷۸ وارد خدمت شد. GPS بزرگترین صورت فلکی ماهواره‌ای وزارت دفاع ایالات متحده (DOD) با ۳۱ ماهواره عملیاتی در مدار است.

تحویل ماهواره‌های Block IIF در آوریل ۲۰۰۱ آغاز شد و صورت فلکی سیستم موقعیت‌یابی جهانی را حفظ کرد که سیگنال‌هایی را برای تمام شبانه روز در همه شرایط آب و هوایی، موقعیت‌یابی سه‌بعدی برای ناوبری در سراسر جهان ارائه می‌دهد.

GPS IIF دارای پیشرفت‌های قابل توجهی نسبت به بلوک‌های قبلی است.

طراحی و ویژگی‌های ماهواره GPS Block IIF

ماهواره GPS Block IIF دارای ۲.۵۱ مترارتفاع، ۲.۰۶ مترعرض، ۱.۸ متر عمق و ۱۶۳۳ کیلوگرم وزن در هنگام پرتاب است. این ماهواره‌ها با طول عمر بیشتر از ۱۲ سال طراحی شده اند که هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد.

ماهوارههای GPS Block IIF قادر به انجام عملیات مستقل تا ۶۰ روز هستند. طراحی انعطاف پذیر آنها به ارتقاء عملیات شبکه محور و امنیت پیشرفته کمک می‌کند.

ناوبری رادیویی Navstar GPS

Navstar GPS یک سیستم ناوبری رادیویی مبتنی بر ماهواره است که توسط وزارت دفاع ایالات متحده توسعه یافته و اداره می‌شود. جی پی اس به کاربران روی زمین، در دریا و هوا این امکان را می‌دهد که بلافاصله موقعیت، سرعت و زمان سه بعدی خود را در ۲۴ ساعت شبانه روز و تحت هر شرایط آب و هوایی در هر نقطه از جهان تعیین کنند.

این منظومه از مجموعه‌ای از ماهواره‌های در حال گردش، یک سیستم کنترل زمینی و هزاران واحد گیرنده اطلاعات جی پی اس در هواپیماها، کشتی ها، وسایل نقلیه زمینی و بسته‌های دستی تشکیل شده است. این سیستم در جولای ۱۹۹۵ به قابلیت عملیاتی کامل دست یافت.

از GPS برای کمک به ناوبری زمینی، دریا و هوابرد، اکتشاف جغرافیایی، نقشه برداری و ژئودزی، نقشه برداری، سیستم‌های مکان یابی وسایل نقلیه، عملیات جستجو و نجات، سوخت گیری هوایی و طیف گسترده‌ای از کاربرد‌های دیگر استفاده می‌شود. قابلیت‌های نظامی جی پی اس در درگیری‌های خلیج فارس در عملیات‌های طوفان صحرا و سپر صحرا قابلیت حیاتی خود را نشان داد.

کاربران غیرنظامی متعددی نیز مانند ناوگان حمل و نقل، خطوط هوایی تجاری و آژانس‌های مجری قانون از آنها استفاده می کنند. کوهنوردان، کشاورزان و ماهیگیران نیز از جی پی اس بهره می‌برند. 

صورت فلکی ماهواره ای

بخش فضایی برنامه جی پی اس شامل ۲۴ ماهواره عملیاتی در شش مدار دایره‌ای در ارتفاع ۲۰۲۰۰ کیلومتری (۱۰۹۰۰ نانومتر) با دوره زمانی ۱۲ ساعته با شیب ۵۴.۸ درجه است

ماهواره‌ها به گونه‌ای قرار گرفته اند که در هر نقطه از زمان، شش عدد از آنها در معرض دید کاربران در هر نقطه از جهان قرار می‌گیرند. داده‌های موقعیت و زمان به طور مداوم برای کاربران در سراسر جهان پخش می‌شود. ماهواره‌های Block IIF روی فرکانس ۲ باند L پخش می‌شوند.

کنترل ماهواره‌ای

بخش کنترل شامل یک ایستگاه کنترل اصلی است که توسط دومین اسکادران کنترل ماهواره‌ای در پایگاه نیروی هوایی فالکون، کلرادو، با پنج ایستگاه مانیتور و سه آنتن زمینی پراکنده در سطح جهانی اداره می‌شود.

ایستگاه‌های مانیتور تمام ماهواره‌های جی پی اس را ردیابی و اطلاعات را از پخش آنها جمع‌آوری می‌کنند. ایستگاه‌های مانیتور اطلاعاتی را که از هر یک از ماهواره‌ها جمع‌آوری می‌کنند به ایستگاه کنترل اصلی که مدار‌های دقیق ماهواره را محاسبه می‌کند، ارسال می‌کنند.

سپس اطلاعات به پیام‌های ناوبری به روز شده برای هر ماهواره فرمت می‌شود. اطلاعات به روز شده با استفاده از سیگنال باند S از طریق آنتن‌های زمینی به هر ماهواره منتقل می‌شود.

آنتن‌های زمینی نیز سیگنال‌های کنترل و نظارت ماهواره‌ای را ارسال و دریافت می‌کنند. شرکت علوم رایانه شریک بوئینگ GPS Block IIF مسئولیت بخش کنترل عملیاتی را در سال ۲۰۰۰ به عهده گرفت.

دریافت سیگنال GPS

بخش کاربر شامل گیرنده‌ها/پردازنده‌های سیگنال، آنتن‌ها و واحد‌های کنترل/نمایشگر است که به اپراتور‌های زمینی، دریایی یا هوابرد اجازه می‌دهد تا پخش‌های ماهواره‌ای جی پی اس را دریافت کرده و در هر زمان، طول، طول جغرافیایی، ارتفاع، زمان و سرعت دقیق آنها را محاسبه کنند. در هر آب و هوایی این سیستم می‌تواند از تعداد نامحدودی از کاربران را بدون افشای موقعیت آنها پشتیبانی کند.