Segmento Spaziale GPS

Il design dei satelliti GPS si è evoluto nel tempo. Ogni generazione di satelliti con caratteristiche simili è chiamata blocco. Segue una breve descrizione dei diversi blocchi GPS:

Block I

• Block I, Navigation Development Satellites: Undici satelliti di questo tipo sono stati lanciati tra il 1978 e il 1985. La disponibilità selettiva (S/A) non fu implementata. Pesavano circa 845Kg e avevano una vita media prevista di 4,5 anni, anche se alcuni di loro durarono fino a 10. Erano in grado di dare il servizio di posizionamento attraverso i segnali L1 e L2 e per 3 o 4 giorni senza alcun contatto con il centro di controllo.

Block II

• Block II e IIA, satelliti operativi: Consistono di 28 satelliti in totale che sono stati lanciati dal 1989 al 1997 in poi e tutti sono già stati disattivati (l’ultimo nel 2019). Pesavano circa 1 500 kg e avevano una vita media prevista di 7,5 anni, anche se la vita media ha raggiunto quasi 26 anni, più di 3 volte oltre la durata del progetto. Dal 1990, è stata utilizzata una versione migliorata, Block IIA (avanzata), con capacità di comunicazione reciproca. Erano in grado di fornire il servizio di posizionamento per 180 giorni senza contatto con il segmento di controllo. Tuttavia, in modalità di funzionamento normale, comunicavano quotidianamente. Questi satelliti contenevano la capacità di disponibilità selettiva.
• Blocco IIR, satelliti operativi di sostituzioneDal 1997 al 2004, questi satelliti sono stati utilizzati come ricambi per il blocco II. Il blocco IIR è formato da un insieme di 20 satelliti, anche se potrebbe essere aumentato di altri 6. Pesano circa 2 000Kg, includono orologi al rubidio e hanno una durata media prevista di 10 anni, anche se la vita media ha già raggiunto i 18 anni. La principale nuova funzionalità di questi satelliti è l’implementazione della capacità AUTONAV, in cui i satelliti possono determinare le loro orbite e calcolare autonomamente il loro messaggio di navigazione. Hanno la capacità di misurare le distanze tra loro e trasmettere i dati ad altri satelliti o al segmento di controllo. Un satellite del blocco IIR deve essere in grado di operare per circa mezzo anno senza alcun supporto dal segmento di controllo senza degradazione della precisione delle effemeridi.
• Blocco IIR-M, satelliti modernizzati: Questi 8 satelliti rappresentano una versione modernizzata della famiglia IIR tra cui un nuovo codice militare M segnali e il più robusto segnale civile L2C. Sono stati lanciati da settembre 2005 ad agosto 2009.
• Block IIF, Follow-on Operational Satellites: Questo blocco costituisce un miglioramento del blocco IIA basato sull’applicabilità di nuove tecnologie e nuovi miglioramenti nel sistema, compresa la trasmissione di una terza frequenza civile L5 destinata ad applicazioni di sicurezza della vita e la fornitura di una migliore precisione attraverso orologi atomici avanzati (2 orologi atomici al rubidio resistenti alle radiazioni e 1 orologio al cesio con temporizzazione ad alta stabilità). Il primo satellite (SVN62) è stato lanciato il 28 maggio 2010. La loro vita media teorica è di circa 12 anni, anche se nessuno di questi satelliti ha raggiunto il suo periodo di vita previsto fino ad oggi.

Block III

• Block III: Consiste in un’evoluzione del Blocco II, in parte dovuta all’evoluzione dei satelliti, ma anche a modifiche sul segmento di controllo. Il GPS III è necessario per completare il dispiegamento delle capacità di segnale L2C e L5 che è iniziato con i satelliti modernizzati GPS IIR-M e GPS IIF La nuova generazione di satelliti GPS introduce anche significativi miglioramenti nelle capacità di navigazione, migliorando l’interoperabilità e la resistenza ai disturbi e con una durata di vita di 15 anni. Essi forniscono il quarto segnale civile sulla banda L1 (L1C) interoperabile con altri segnali GPS e porta la piena capacità di utilizzare il segnale militare M-Code. Prevede anche di fornire prestazioni migliorate per una maggiore precisione del sottosistema e una migliore risoluzione delle anomalie. Contiene più standard di frequenza atomica (orologi al rubidio), design resistente alle radiazioni, temporizzazione ad alta stabilità e monitoraggio automatico dell’integrità. Il primo lancio è avvenuto nel dicembre 2018 ed è composto da 10 unità.
• Block IIIF, Follow-on Operational Satellites: GPS IIIF, fornirà satelliti GPS III oltre i primi dieci SV consegnati dal programma GPS III. I GPS IIIF SV (11-32) introdurranno nuove capacità per soddisfare le crescenti richieste degli utenti militari e civili. Manterranno la linea di base tecnica del GPS III, ma riducendo le dimensioni complessive, il peso e la potenza richiesti per soddisfare le aree di missione di posizionamento, navigazione, temporizzazione e sistema di rilevamento delle detonazioni nucleari (NDS) con un NDS riprogettato. Cerca anche di portare a bordo nuove capacità ospitando un carico utile GPS di ricerca e salvataggio progettato per assistere l’area di missione globale di ricerca e salvataggio. Permette di effettuare misure di precisione ospitando un array Laser Retro-Reflector. Affronterà il consolidamento della telemetria, del tracciamento e delle frequenze di comando consentendo la conformità con le capacità Unified S-Band. Infine, il programma cercherà di affrontare l’aumento delle capacità anti-jam per i militari con una capacità di protezione militare regionale.

Infine, la seguente tabella raccoglie le caratteristiche principali dei diversi blocchi satellitari GPS:

Evoluzione del segmento spaziale GPS

Costellazione satellitare GPS attuale

Informazioni più aggiornate sullo stato della costellazione GPS si possono trovare in NAVCEN GPS constellation status.

“Sintesi della costellazione GPS operativa (ottobre 2020)”