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话宇专栏丨SpaceX完成年度收官之作,揭开第三代GPS建设序幕

2018-12-24
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SpaceX 完成了今年的最后一次发射!北京时间 12 月 23 日 21 时 51 分,SpaceX 公司在佛罗里达州卡纳维拉尔角用猎鹰 9 号火箭发射了美国空军第三代 GPS 卫星的首颗星,这家明星火箭公司今年的发射总数也定格在了 21 次。

 

(来源:SpaceX)


虽然没能兑现 SpaceX 公司总裁兼 COO Shotwell 在 2017 年底所承诺的“2018 年 30 至 40 次”的发射目标次数,但 21 次依旧刷新了其成立以来最高的年发射记录。而且在今年的发射中还有重型猎鹰(Falcon Heavy)这样“意义重大”的任务。

 

与此同时,这次 SpaceX 的收官之作的象征性还不止于此。2014 年 4 月 28 日,SpaceX 公司向美国联邦法院提出投标抗议,争取在美国空军改进型一次性运载火箭(EELV)项目上同联合发射联盟(ULA)同台竞争的权利。2015 年 1 月 23 日,双方达成协议,SpaceX 公司放弃对美国空军的诉讼,作为交换,美国空军不久之后核准了 SpaceX 公司具备参与竞标军用卫星发射的资格。而昨晚的这次发射就是 SpaceX 首次在 EELV 项目下正式为空军发射涉及国家安全的有效载荷。

 

图丨发射1小时59分之后,卫星分离(来源:SpaceX)


美国空军于 1995 年实施了 EELV 计划,目的是将太空发射成本降低 25% 至 50%,同时提高传统发射系统的可靠性,最终建立一个更为“商业化”的发射服务采购流程。该项目最初有波音公司的 Delta IV 和洛克希德·马丁公司的 Atlas V 两型火箭参与竞标。然而在 2006 年,两家公司合作成立了联合发射联盟(ULA),垄断了发射服务。

 

自 ULA 成立以来,火箭的单次发射成本从大约 1 亿美元上升到了 4 亿美元。此外,即便是一箭不发,美国空军也要每年支付 ULA 近 10 亿美元以维持其发射能力。如果一直没有竞争对手进入市场,那么预计到 2030 年,整个 EELV 项目的花费将接近 700 亿美元。也就是在这种背景下,SpaceX 开始入局。

 

当然,在发射涉及国安的任务载荷上,SpaceX 也并非新手上路,该公司此前已经在 2017 年发射了美国国家侦察局(NRO)的 NROL-76 卫星和美国空军的 X-37B 轨道飞行器。另外,除了本次的任务,SpaceX 还已经将另外四颗 GPS Ⅲ卫星发射订单收入囊中。

 

开启第三代 GPS 建设


作为本次发射的主角,第三代 GPS 的首星(GPS III SV01)同样也值得关注。始建于上世纪 70 年代的全球定位系统(GPS)迄今为止总共发射了两代 72 颗,目前在轨运行的仍有 31 颗。而新的 GPS III 卫星计划取代 1997 年发射的老旧的 GPS IIR 卫星。

 

图丨GPS III SV01(来源:Lockheed Martin)


GPSIIISV01 价值 5.29 亿美元,全重 4.4 吨,运行在中地球轨道。它还有个有趣的名字:Vespucci,为的是纪念第一个确认美洲大陆的意大利航海家阿美利哥·维斯普西(Amerigo Vespucci)。因为这是该批次中的首星,所以新卫星在发射 10 天后将迎来 6 到 9 个月的在轨校验。

 

目前,GPSIII 共计划建造 32 颗,可与伽利略等导航系统相兼容。前 10 颗是基于洛克希德·马丁公司 A2100 平台所建造,已经敲定的订单是 SpaceX 拿下 5 颗,ULA 的 Delta IV 拿下一颗。据了解,这批卫星的精度是现役第二代 GPS 卫星的 3 倍,抗干扰能力第二代 GPS 卫星的 8 倍,设计使用寿命也增加到 15 年,同时可以根据使用需要方便高效地开关特定位置的导航信号。

 

图丨历史批次GPS卫星(来源:Wikipedia)


而在今年 9 月,美国空军还宣布洛马又赢得了 22 颗 GPSIIIF 改进批次卫星共计 72 亿美元的合同。根据洛马官方的说法,这一批次的卫星将远超首批的 10 颗,在精度、抗干扰等方面都有较大提升,首颗 GPSIIIF 卫星预计将在 2026 年发射。

 

-End-


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