US-Militär-GPS
Die GPS-Block-IIF-Satelliten sind die nächste Generation von Raumfahrzeugen des Global Positioning System (GPS), die von Boeing für die US-Luftwaffe gebaut werden.
Die GPS Block IIF-Satelliten sind die nächste Generation von GPS-Raumfahrzeugen, die von Boeing für die US-Luftwaffe gebaut werden.
Die US-Luftwaffe und das Missile Systems Center erteilten 1996 zunächst einen Auftrag für die Entwicklung von 33 GPS Block IIF-Satelliten, später wurde der Vertrag jedoch geändert und die Anzahl auf 12 reduziert.
Die Satelliten wurden gebaut, um die früheren Blöcke GPS Block I, II und IIA zu ersetzen, von denen die ersten 1978 in Betrieb genommen wurden. GPS ist die größte Satellitenkonstellation des US-Verteidigungsministeriums (DOD) mit 31 einsatzbereiten Satelliten in der Umlaufbahn. Die Auslieferung der Block-IIF-Satelliten begann im April 2001 und unterstützte die Konstellation des Global Positioning System, das Signale für eine kontinuierliche, wetterunabhängige, dreidimensionale Positionierung für die weltweite Navigation bei Tag und Nacht liefert.
GPS IIF weist im Vergleich zu den vorherigen Blöcken erhebliche Verbesserungen auf und bietet Flexibilität, wenn es um sich entwickelnde Nutzeranforderungen geht, wie etwa neue militärische oder kommerzielle Frequenzen.
Der 12. GPS IIF-Satellit wurde im Februar 2016 an Bord einer Atlas V-Trägerrakete der United Launch Alliance gestartet. Es war auch der Start des 50. GPS-Satelliten, der von Boeing an die US-Luftwaffe in die Umlaufbahn geliefert wurde.
Aufbau und Merkmale des GPS Block IIF-Satelliten
Der GPS-Block-IIF-Satellit hat eine Höhe von 2,51 m, eine Breite von 2,06 m, eine Tiefe von 1,8 m und wiegt beim Start 1.633 kg. Er ist für eine längere Lebensdauer von 12 Jahren ausgelegt, was die Betriebskosten senkt.
Die Satelliten sind in der Lage, bis zu 60 Tage lang autonome Operationen durchzuführen. Das flexible Design des Satelliten erleichtert die Umstellung auf netzzentrierte Operationen und erweiterte Sicherheit.
Die Satelliten bieten eine höhere Genauigkeit durch fortschrittliche Atomuhren, eine längere Lebensdauer, ein neues drittes ziviles Betriebssignal (L5) und sicherheitsrelevante Anwendungen.
Navstar GPS-Funknavigation
Navstar GPS ist ein satellitengestütztes Funknavigationssystem, das vom US-Verteidigungsministerium (DOD) entwickelt und betrieben wird. GPS ermöglicht es Nutzern zu Lande, zu Wasser und in der Luft, ihre dreidimensionale Position, Geschwindigkeit und Zeit sofort zu bestimmen, 24 Stunden am Tag, unter allen Wetterbedingungen, überall auf der Welt.
Es besteht aus einer Konstellation von Satelliten in der Umlaufbahn, einem Bodenkontrollsystem und Tausenden von GPS-Informationsempfängern in Flugzeugen, Schiffen, Landfahrzeugen und tragbaren Geräten. Das System erreichte seine volle Betriebsfähigkeit im Juli 1995.
GPS wird zur Unterstützung der Navigation zu Lande, zu Wasser und in der Luft, zur geografischen Erkundung, zur Kartografie und Geodäsie, für Vermessungszwecke, zur Fahrzeugortung, für Such- und Rettungseinsätze, zur Luftbetankung und zum Rendezvous sowie für eine breite Palette weiterer Anwendungen eingesetzt.
Es gibt auch zahlreiche zivile Nutzer, wie z. B. Fuhrparks, kommerzielle Fluggesellschaften und Strafverfolgungsbehörden. Auch Wanderer, Landwirte und Fischer profitieren von GPS. Die militärischen Fähigkeiten von GPS wurden im Golfkonflikt unter Beweis gestellt und von US-Verteidigungsbeamten als Schlüsselfaktor für den Erfolg der Operationen Desert Storm und Desert Shield genannt.
Die Satellitenkonstellation
Das Weltraumsegment des GPS-Programms besteht aus 24 einsatzfähigen Satelliten in sechs kreisförmigen Umlaufbahnen in einer Höhe von 20.200 km (10.900 nm) mit einer 12-Stunden-Periode und einer Neigung von 54,8°.
Die Satelliten sind so positioniert, dass zu einem beliebigen Zeitpunkt sechs von ihnen für die Nutzer überall auf der Welt sichtbar sind. Die Positions- und Zeitdaten werden kontinuierlich an Nutzer in der ganzen Welt übertragen. Die Block IIF-Satelliten senden auf 2 L-Band-Frequenzen.
Satellitenkontrolle
Das Kontrollsegment besteht aus einer Hauptkontrollstation, die von der 2. Satelliten-Kontrollstaffel auf der Falcon Air Force Base, Colorado, betrieben wird, sowie fünf Überwachungsstationen und drei weltweit verteilten Bodenantennen.
Die Überwachungsstationen verfolgen alle GPS-Satelliten in Sichtweite und sammeln Informationen aus deren Aussendungen. Die Überwachungsstationen senden die von den einzelnen Satelliten gesammelten Informationen an die Hauptkontrollstation, die die genauen Satellitenumlaufbahnen berechnet.
Die Informationen werden dann in aktualisierte Navigationsmeldungen für jeden Satelliten formatiert. Die aktualisierten Informationen werden über die Bodenantennen mit einem S-Band-Signal an jeden Satelliten übertragen.
Die Bodenantennen senden und empfangen auch Satellitensteuerungs- und Überwachungssignale. Der Boeing-GPS-Block-IIF-Partner Computer Sciences Corporation hat im Jahr 2000 die Verantwortung für das Betriebskontrollsegment übernommen.
GPS-Signalempfang
Das Nutzersegment besteht aus den Signalempfängern/-prozessoren, Antennen und Steuer-/Anzeigeeinheiten, die es den Betreibern zu Lande, zu Wasser oder in der Luft ermöglichen, die GPS-Satellitenübertragungen zu empfangen und ihre genaue Breite, Länge, Höhe, genaue Zeit und Geschwindigkeit zu jeder Zeit und bei jedem Wetter zu berechnen. Das System kann eine unbegrenzte Anzahl von Nutzern aufnehmen, ohne deren Position preiszugeben.
