GPS - Le segment spatial
Le segment spatial:
La constellation du système Navastar devait comprendre a l'origine 24 satellites. Suite a des réductions de budget le nombre a été ramené a 21 satellites, mais l'utilisation de 3 3 satellites de réserve devrait ramener la constellation a 24 éléments.
1> géométrie du système:
Les 24 satellites composants la constellations sont répartis dans 6 plans distinctes de 60° dont chacun à une inclinaison de 55° par rapport a l'équateur.
Chaque plan contient 4 satellites également espacés (angle de 90° entre 2 satellites d'une même orbite.
Cette répartition des satellites permet de disposer en permanence d'un minimum de 4 satellites ayant une élévation supérieur a 9.5°. De plus elle assure la présence d'au moins 5 satellites observables au dessus de l'horizon.
3 autres satellites seront également placés en orbite. Ils seront destinés à pallier les pannes éventuelles dont pourraient être victimes les satellites de la constellation.
De plus une analyse des performances du système en fonction de l'inclinaison des plans orbitaux a montré que le système était plus performant pour une inclinaison des plans orbitaux comprises entre 60.5° et 63°. La limitation de 55° ayant été précédemment imposé par l'utilisation de la navette, il est donc possible que l'on revienne à une inclinaison de l'ordre de 60°.
2> Les satellites:
Les BLOCK I, ils ont été concus dans le but de valider le concept.
Le BLOCK I remanié, il s'agit du block I amélioré, ils ont servit pour la constellation expérimentale.
Le BLOCK II, ils constituent le 1ere version opérationnelle du système.
| BLOCK I | BLOCK I
Remanié | BLOCK II |
| STRUCTURE | Nid d'abeille | idem | idem |
FREQUENCES UTILISEES
Bande LBande SBande UHF |
2
2
0 |
2
2
0 |
3
2
1 |
| DUREE DE VIE(an) | 5 | 5 | 7.5 |
HORLOGES ATOMIQUES
au RUBIDIUMau CESIUM |
3
1
|
3
1 |
2
2 |
| LANCEUR UTILISE | ATLAS E/F | ATLAS E/F | DELTA II/STS |
| STABILISATION | 3 axes | 3 axes | 3 axes |
INSTALLATION DE PUISSANCE
panneaux solaires surface (m²)puissance en fin de viebatterie CD-NinombreQuantité (Ah) |
5.48
400
3
15 |
5.48
400
3
15 |
7.25
710
3
35 |
Le block I
| Identif | Identif | Date de | Qualité | Plan |
| NAVSTAR | PRN | Lancement | Horloge | Orbital |
| 1 | 4 | 02-1978 | Quartz | |
| 2 | 7 | 05-1978 | Failure | |
| 3 | 6* | 10-1978 | Rubidium | A3 |
| 4 | 8 | 12-1978 | Rubidium | |
| 5 | 5 | 02-1980 | Failure | |
| 6 | 9 | 04-1980 | Rubidium | A2 |
| 7 | | 12-1981 | Echec lanceur | |
| 8 | 11* | 07-1983 | Césium | C3 |
| 9 | 13* | 06-1984 | Césium | C1 |
| 10 | 12* | 09-1984 | Césium | A1 |
| 11 | 3* | 10-1985 | Rubidium | C4 |
note: * indique les satellites opérationnels
Le block II
| Identif | Identif | Date de | Qualité | Plan |
| NAVSTAR | PRN | Lancement | Horloge | Orbital |
| 13 | 2* | 06-1989 | Césium | B3 |
| 14 | 14* | 02-1989 | Césium | E1 |
| 16 | 16* | 08-1989 | Césium | E3 |
| 19 | 19* | 10-1989 | Césium | A4 |
| 17 | 17* | 12-1989 | Césium | D3 |
| 18 | 18* | 02-1990 | Césium | F3 |
| 20 | 20* | 03-1990 | Césium | B2 |
| 15 | 15* | 10-1990 | Césium | D2 |
| 21 | 21* | 08-1990 | Césium | E2 |
| 23 | 23* | 11-19990 | Césium | E4 |
| 24 | 24* | 07-1991 | | |
Les satellites BLOCK II seront équipés d'un système "Integrated Operational Nuclear Detonation Detection (IOND). Il s'agit d'un détecteur d'explosions nucléaires. L'IOND est constitué de capteurs optiques et sensibles aux rayons X et sera complété ultérieurement par un détecteur d'impulsions électromagnétiques.
Les différentes fréquences utilisées pour la version BLOCK II sont:
En bande L
- LI et L2 constituent les porteuses des signaux de télémétrie. Leur polarisation est circulaire droite.
- L3 est utilisé pour transmettre les signaux du système de détection d'explosions nucléaires. La fréquence L3 est de 1381.05 Mhz.
En bande S
- Les deux fréquences utilisées (ascendante à 1783.74 Mhz et descendante à 2227.5 Mhz) permettent de renouveler à partir des stations au sol les positions précalculées enregistrées dans les mémoires des satellites.
En bande UHF
Une liaison transversale UHF réglable est prévue. Elle pourrait être utilisée pour la transmission de données à des fin militaires, dans le cadre du réseau AFSATCOM.
3> La mise en orbite:
Les satellites block I ont été placés en orbite au moyen de lanceurs ATLAS E/F tirés depuis Vandenberg.
La technique utilisée pour leur mise en orbite est classique.
La satellite est d'abord placé sur une orbite de transfer elliptique d'environs 21000km d'apogée et de périgée variable (de 160 à qq centaines de km).
Un jour et demi aprés le tir, le moteur d'apogée est lis a feu pour circulariser l'orbite vers 21000 km.
La période de révolution étant légèrement différente de celle requise, le satellite dérive lentement (qq degrés de longitude par jour) vers l'est ou vers l'ouest jusqu'a ce qu'il atteigne la position désirée.
Le moteur est alors remis a feu pour stabiliser la période de révolution à 718mn.
Pour les satellites block II le lancement s'effectue au moyen de lanceur MLV, DELTA 2 à l'exception de 2 d'entre eux lancés par la navette à l'aide de moteur d'apogée.
Les nouvelles spécifications du point de vue autonomie de navigations ont conduit à la conception des satellites block II R. Ces satellites auron toute les caractéristiques des satellites block II, avec certaines améliorations. Ils doivent en particulier avoir une meilleur précision dans leur navigation ainsi qu'une autonomie et une survivabilité accrue. Ils nécessitent aussi moins de support du sol, l'objectif étant d'atteindre une précision maximale pendant 6 mois, sans support du segment sol.
Un système a été présenté dans lequel les satellites échangeraient des données entre eux et calculeraient les éphémérides à l'aide d'un processeur embarqué. Le système est fondé sur le principe d'un réseau à accés multiple et à temps partagé. Chaque satellite a une période (15 s) dans laquelle il transmet un PRN similaire au code C/A ou P et qui est reçu par les autressatellites en vue. Il y a 24 périodes prévues. Ce système permet l'échange de données et l'actualisation des messages de navigation.
Le lancement des satellites block II R est prévu à partir de 1995 au rythme de 3 à 4 par an.
IVoici quelques représentations des orbites.
L'image ci-dessous représente la trajectoire de 2 satellites de la constellation. Un accéléré au niveau du balayage a permis de fixer leurs route au sol.
L'image ci-dessous représente le tracé de tous les satellites de la constellations (en état ou non). Du fait de la projection de mercator ont a l'impression que la couverture n'est pas global ce qui n'est pas le cas, seul les latitudes supérieurs a 70° ne sont pas survolées mais compte tenu de la spéricité de la planete a récepteur placé plus haut en latitude serait toujours en mesure de voir un satellite même si ce dernier ne passe pas a sa verticale.
Ces images ont été obtenue avec le programme PC track V3.0. Ce programme permet le suivit de satellite ainsi que les prévisions de passages.
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