“子午儀”導航衛星(1 / 1)

“子午儀”導航衛星

早在1959年,美國開始發射名叫“子午儀”的導航衛星。第一顆導航衛星沒有發射成功,1960年,兩顆試驗型導航衛星被送上太空。1963年12月,第一顆實用“子午儀”導航衛星真正高掛大空。1964年6月,“子午儀”導航衛星係統開始為攜帶10餘枚潛地導彈的“北極星”導彈核潛艇精確地定位,為潛地導彈準確地命中目標服務。1967年,這個導航衛星係統組成網並允許為民用船隻使用,為航行在一望無際的大洋中的船舶指明方向。

“子午儀”導航衛星係統又稱海軍導航係統,屬美國低軌道導航衛星係列。衛星運行在高度約1100公裏的近圓極軌道,目的是為了避免多普勒效應減弱。它們在軌道麵上均勻分布組成圍繞地球的空間導航網,六顆衛星在軌道上的配置似鳥籠形狀。它可為全球任何地方的水下潛艇、水麵船隻、地麵車輛和空中飛機等用戶服務,用戶每隔1.5小時左右就可以接收每顆衛星以150兆赫與400兆赫頻率連續播送的無線電信號。地球上的用戶根據發送的信號,便可以確切地知道衛星在太空軌道上的位置。

地球上各用戶仔細地記錄無線電信號中的多普勒頻移,這就好像日常生活中,使用收音機收聽電台的廣播節目一樣。人們根據多普勒效應,用計算機就能確定出地球上運動體(如潛艇等)所在的位置。這樣,即使潛艇在浩瀚的海洋水下航行,時時刻刻都能知道自己在何處,在大海深處航行數月也不會迷失方向。

地球上的用戶,利用“子午儀”導航衛星發送的無線電信號來確定自己所在的位置,一顆衛星的定位精度在20~50米。如果在一天內把數顆衛星飛越30多次的數據都收集起來,然後進行平均計算,可以把定位誤差減小到最小,這樣就可以把定位精度提高到幾米。

對於固定不動的地麵台站,采用衛星多次飛越的數據來提高定位精度,顯然是一個很好的辦法。但是對於航行在水中的潛艇、水麵的船舶,它們的導航接收機安在活動的艇、船上,還必須精確地知道它們航行的速度,否則,定位精度將會大大降低。對於翱翔在空中的飛機,由於在兩次導航定位的時間間隔內,飛行距離可達1000公裏以上,顯然,不能用“子午儀”導航衛星來進行導航,而需要研製更先進的導航衛星係統。

“子午儀”導航衛星係統包括哪些部分?

由三大部分組成:發送導航信息的衛星,它高掛太空;對衛星進行連續跟蹤和控製的網,它分布於全球;接收衛星發送的信號和進行導航計算的用戶設備,它設置在地麵、水麵、水下或空中。衛星主體是八棱柱體,高25.4厘米,寬45.7厘米,有一根長22.86米的穩定杆,從柱體的頂部伸出,杆子未端帶有一個重約1.36公斤的質量塊。四塊短形太陽電池帆板從棱柱體側麵伸出,形成十字形,帆板長167.6厘米,寬25.4厘米。

“子午儀”導航衛星攜帶的主要設備有:兩台指令接收機。兩台石英晶體振蕩器和兩台多普勒發射機等。衛星接收地麵站發送來的未來12~16小時的衛星軌道參數和指令,並存入衛星的數字存貯器內,然後,每隔兩分鍾,衛星就播發一次軌道參數和時間信號,供地球上用戶使用。

地麵跟蹤和控製網負責連續跟蹤“子午儀”衛星,計算和預報衛星運行軌道,並不斷向衛星輸送新的軌道參數。它包括跟蹤站、計算中心、控製中心、注入站和授時站等,其中跟蹤站負責測定並預報未來16小時內衛星的軌道參數,編製與火車時刻表類似的衛星運行時刻表(星曆表);控製中心負責將衛星的各種數據送至跟蹤和控製網中各台站;注入站的任務比較簡單,它根據星曆表每隔12~16小時,用超高頻時間信號對衛星上的石英鍾進行一次校準,精度在50微秒之內。

“子午儀”導航衛星的用戶約一萬戶,其中軍事用戶占60%~70%。

“子午儀”導航衛星係統雖然不十分完善,但初步解決了軍事用戶的要求。它似“燈塔”,掛在太空,繁忙地為美國核潛艇和水麵艦艇指示方向,為西歐南美洲等國的各種遠洋船舶導航及海上定位,也為海上石油勘探定位以及陸地測繪,特別是山區和森林地區測繪服務。

蘇聯在1973年5月首次宣布發射成功的“宇宙”1000號衛星,是一顆新導航衛星,為全球導航服務。從1970年以來,蘇聯不斷地發射導航衛星,並建立了類似“子午儀”的導航衛星係統,為蘇聯潛艇、船隻及車輛等導航服務。