沒完沒了的“GPS現代化”何時了？

GPS在1995年宣佈投入完全服務，第二年就推動“GPS現代化”程序，至今已經差不多30年了，這個沒完沒了的現代化，似乎還沒有個完。GPS衛星系統發展過程，經歷了GPSI、GPSII（IIA、IIR 、IIR-M、IIF），已經進入GPSIII發展階段。GPSIII階段的星座是由十顆GPSIII和22顆GPSIIIF衛星組成，目前安排來看，最後一顆GPSIIIF衛星業已推遲到2036年發射，顯然現代化程序結束來日方長。

PART.01

為什麼要實現 GPS 現代化？

GPS 已發展成為美國國家關鍵基礎設施的一部分。所有的金融市場、交通系統、公用事業、拼車行業以及農業和建築行業都依賴於來自 GPS 的定位、導航和授時 （PNT） 訊號。全球有超過 40 億使用者依賴 GPS 的 PNT 訊號。僅在美國，GPS 估計每年就提供超過 3000 億美元的經濟效益。自 GPS 成立以來，其總計的經濟效益超過 1.4 萬億美元。今天的 GPS 衛星星座（最古老的衛星於 1990 年代末/2000 年代初發射）繼續提供有價值的服務，但它需要新的現代化技術和能力來應對未來的挑戰。

另一個要實現現代化的原因，也是不應忘記的原因：GPS 由美國空軍擁有和運營，現在是太空軍。GPS 對我們的作戰人員來說是一個非常有價值的工具，它使他們能夠精確和準確地完成任務，並安全回家。太空與 1978 年第一顆 NavStar 衛星發射時不同。太空已經成為一個競爭更加激烈的環境——競爭的對手也越來越激烈。我們的作戰人員需要增強的能力來應對不斷變化的威脅。將 GPS 作為“作戰系統”重新關注的必要性從未如此明確。

PART.02

為什麼是洛克希德馬丁公司

來承擔GPSIII衛星現代化任務？

洛克希德·馬丁公司（Lockheed Martin Corporation） 總部位於美國馬里蘭州貝塞斯達，是一家全球性的安全和航空航天公司，在全球擁有約 114,000 名員工，主要從事先進技術系統、產品和服務的研究、設計、開發、製造、整合和維護。而推進GPS現代化的GPSIII/IIIF總共32（10+22）顆衛星的生產製造，兩次招標均被該公司獲得。頭十顆GPSIII衛星製造任務，是洛克希德·馬丁航天系統公司在2008年5月，收到了美國空軍的合同，開發新的第三代 GPS 衛星。

GPSIII衛星合同簽訂確定建造10顆衛星，第一顆GPS Ⅲ衛星（GPSⅢ SV01）已於美國東部時間2018年12月23日上午8:51搭載SpaceX公司獵鷹9號火箭，從佛羅里達的納維拉爾角空軍基地成功發射。該衛星由洛馬公司製造，將在太空服役15年。最近一次GPSIII衛星發射，是發射GPS III SV06（第六顆GPSIII衛星），時間是2023年1月18日12:24（UTC），地點為卡納維拉爾角40號發射臺，發射火箭是獵鷹九號Block5。2023年2月下旬，美國太空系統司令部 （SSC） 已宣佈 GPS III 太空飛行器 10 （SV10） 可供發射，這標誌著GPS星座現代化工作和 GPS III 計劃的生產完成。“第十個也是最後一個 GPS III 航天器的完成是 GPS 現代化的一個重要里程碑，”相關人士指出。“如果沒有我們的行業和政府合作伙伴的合作、溝通和問責制，這是不可能的。”GPS III 計劃的貢獻支撐了美國對我們的作戰人員和全球 40 多億 GPS 使用者的國家安全需求。GPS III 衛星透過各種改進提供增強的效能和準確性，包括增強訊號保護和提高準確性。GPS III 還提供一種新的 L1C 訊號，旨在與類似的 GNSS 進行互操作，並擴充套件了被稱為生命安全（safety of-life）的民用 L5 訊號，該訊號尚未投入使用。GPSIII的10顆衛星要形成一個星座，其數量顯然是不夠的，所以後面就有GPSIIIF（後續）衛星系列。

洛克希德·馬丁公司歷來設計並製造過12顆GPS IIR衛星，然後應空軍的要求，又建造了八架具有附加訊號功能的航天器，空軍將其稱為GPS IIR-M。如今，當前GPS星座中約有60％由洛克希德·馬丁公司設計並製造的GPS IIR衛星（於1997年開始發射）和首批具有M-code功能的GPS衛星GPS IIR-M組成，2005年後者開始發射。

PART.03

GPSIII衛星

洛克希德·馬丁公司與美國空軍簽訂了設計和製造 10 顆 GPS III 衛星的合同，與早期設計的在軌 GPS 衛星相比，其能力得到了顯著提高，旨在為全球的軍用和民用定位、導航和授時 （PNT） 使用者帶來新的未來功能。其中包括：

精度提高 3 倍；

抗干擾能力提高了 8 倍；

新的 L1C 民用訊號，與國際GNSS（如歐洲的 Galileo）相容，以改善民用使用者的連線性；

模組化設計，允許在未來新增新技術和功能，以更好地應對不斷變化的任務需求和新出現的威脅。

PART.04

GPSIIIF衛星有更加強大的功能

據美國《防務新聞》網站2018年9月15日報道稱，美國洛克希德·馬丁公司已獲得價值72億美元的新一代GPSIIIF衛星合同。報道稱，這一結果並不令人意外，因為GPS III專案目前由其負責，該計劃首批將製造10顆衛星。該公司也是這份最新衛星合同的唯一競標者，合同內容是再生產22顆GPSIIIF衛星。由此可見，今天的洛克希德·馬丁公司已與多達32顆GPS III和GPS III隨動衛星（GPS IIIF）的衛星選件簽定合同。這些衛星將在公司位於科羅拉多州丹佛市的近40,000平方英尺的GPS III處理設施（GPF）中進行組裝和測試。這家耗資1.28億美元的先進製造工廠是在虛擬實境環境中設計的，旨在最大程度地提高生產效率和效率。GPF於2011年開放，包括專門設計的潔淨室和測試室，旨在簡化衛星生產。洛克希德·馬丁公司致力於為空軍提供負擔得起的，有彈性的，低風險的GPS III解決方案。

GPS III Follow On （GPS IIIF） 計劃將推出更多功能。洛克希德·馬丁公司目前簽訂了多達 22 顆額外 GPS IIIF 衛星的合同，從 GPS IIIF SV11 開始。GPS IIIF 衛星將具有以下特點：

區域軍事保護能力，可在戰區提供高達 60 倍的抗干擾能力，以確保在敵對環境中不會拒絕美國和盟軍訪問 GPS；

一種精度增強的鐳射角錐反射鏡陣列；

新的搜尋和救援有效負載；

全數字導航有效載荷；

GPS IIIF SV13 及更高版本將採用該公司的 LM2100 戰鬥匯流排™，這是一種增強型航天器，可提供更強的彈性和網路強化能力，以應對日益增長的威脅，並改進航天器電源、推進和電子裝置；

LM2100 戰鬥匯流排車輛還能夠託管洛克希德馬丁公司的增強系統埠介面 （ASPIN），這將允許未來的在軌維修和升級機會。

洛克希德·馬丁公司很榮幸能成為洛杉磯空軍基地美國太空軍太空和導彈系統中心太空生產軍中地球軌道師領導的 GPS III 團隊的一員。GPS 操作控制部分維護由彼得森太空部隊基地的 GPS 維護部門企業軍管理。位於施裡弗太空部隊基地的第 2 太空作戰中隊為民用和軍用使用者管理和運營 GPS 星座。

>End

本文轉載自“斗室智庫”，原標題《沒完沒了的“GPS現代化”何時了？》。

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