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最大的卫星星座与最长寿命的卫星是系统基础吗?

2019-07-24 15:32 编辑:采集侠

对于卫星导航系统的可行性的重要考量因素是其财务的可接受性。因此,长寿命的工作卫星是个关键性要求,必须确保和验证空间飞行体10多年的长寿命。当初,GPS系统期望卫星工作寿命达到十年。因为整个星座由24个卫星组成,GPS成为所有卫星星座中卫星数量最多的系统,如果卫星寿命不长,更换频繁,其成本会变得十分昂贵。

实际上,在1966年美国空军在621B研究中,就致力于这种研究,并且提出:“在平均故障时间间隔(MTBF)的前提下,卫星技术最为重要的改变是增加其平均寿命。而MTBF考虑为3-5年实际上是可行的”。

GLONASS与GPS相比,其最大的不足是卫星工作寿命太短,其早期的卫星工作寿命只有2-3年,按照这样的情况,为了保持24个卫星的星座,每年必须更新8-12个卫星,这对于世界上任何富裕的国家都是一种非常沉重的负担。

美国的头十个卫星的平均工作寿命为7.6年,其第三号至第十号(#3-#10)卫星的平均寿命达到9.1年,这与出色的系统工程支持分不开。如果卫星工作寿命能够达到10-12年,那么每年需要更新的卫星数量只有2-3个。长寿命卫星具有三大关键因素:

●总体上必须保证认真仔细地冗余度设计,尤其是原子钟和电源放大器;

●坚持严格的元部件选择计划,一定要保证使用元件达到空间(S)级,或者相当等级;

●必须进行包括飞行测试在内的各种各样的测试,坚持对于所有故障进行详细分析。

当初,没有将Timation原子钟用于GPS原型样机,其最大的原因是,因为它的最大寿命期只有一年。显然,其设计需要更大的成熟度。

从1978年发射第一颗GPS卫星Block I,至今美国已经成功发射的卫星总数量达到59个,其中试验卫星Block I有10个成功发射,还有一个发射失败。GPS正式工作的卫星是从Block II开始的,在1989-1990年间,美国集中发射了9个卫星,全部成功。在1990-1997、1997- 2004年间美国分别发射GPS Block IIA和Block IIR卫星19颗和12颗,其中Block IIA卫星仍然有11个在工作,12个Block IIR卫星全部在工作,2005-2009年间发射Block IIR-M卫星8颗,有一颗发射失败。2010年发射Block IIF卫星一颗,正常工作。由此可见,GPS目前在轨工作卫星数量达到31颗。与GPS相比,GLONASS系统的卫星寿命要短得多,先后发射卫星124颗,目前在轨正常工作的卫星只有22颗,还达不到完全工作状态,现在在轨工作的最老的卫星上是2004年12月26日发射,2005年6月10日投入工作的。

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