據一名美國空軍官員說,五角大樓用于定位、導航和授時的實驗衛星(導航技術衛星-3(NTS-3))將在明年發射后,用于進行100多項實驗。這里說的是:4月6日,在科羅拉多州斯普林斯舉行的第37屆太空研討會上,美國空軍研究實驗室(AFRL)指揮官希瑟·普林格爾少將告訴記者:“我們真的很高興能在這個小型[NTS-3]航天器上推動100多個實驗的最新進展,我們正在尋找在有爭議的惡劣環境中解決作戰人員所面臨問題的方法”。
NTS-3將于2023年發射,旨在推動當今定位、導航和授時(PNT)技術的發展,為衛星導航技術的更靈活、更強健、更具彈性的體系結構鋪平道路。NTS-3是美國空軍研究實驗室(AFRL)和產業設計的一種產品,旨在測試先進的技術和工藝,以檢測和減輕對PNT能力的干擾,并提高軍事、民用和商業用戶的系統彈性。與GPS中地球軌道衛星不同,NTS-3將在地球同步軌道上運行一年。最終,NTS-3將確定新GPS接收機的關鍵方面,這些接收機包含多個信號,并隨時適應作戰人員的需求。
NTS-3實驗還將涉及地面設備和終端,如指揮控制站和軟件無線電。地面部分的具體改進將使自動化“熄燈”操作、控制站故障切換、近實時環境感知、糾錯和定制波形的生成成為可能。星載系統將監控時鐘精度和軌道參數,以減少誤差并通知用戶。
NTS-3將測試一種新的數字信號發生器,該發生器可以在軌道上重新編程,使其能夠廣播新信號,通過避免和擊敗干擾來提高性能,并為反欺騙添加特征碼。AFRL還將探索天線配置,以在多個頻率和信號代碼中提供地球覆蓋和可控區域波束。NTS-3衛星將配備110根天線,以利于對抗GPS干擾。最終,NTS-3有望為用戶提供增強的信號穩定性、可用性、完好性和精度。
L3哈里斯公司計劃在今年晚些時候交付NTS-3。該公司正在佛羅里達州卡納維拉爾角附近的棕櫚灣工廠組裝衛星。該工廠在2021擴大,以適應NTS-3計劃。
NTS-3被指定為先鋒項目,使其成為AFRL的最高科技優先事項,旨在為美國軍方提供改變游戲規則的能力。這是GPS發展過程中的又一個里程碑。在GPS建設早期,也進行了NTS-1、NTS-2衛星試驗,確保GPS系統的成功。GPS在1995年宣布投入完全工作以后,翌年又宣布GPS現代化計劃,該計劃預計還需要十多年完成。當前,美國軍方、私營部門和普通公民所依賴的GPS衛星正面臨被干擾被欺騙的風險之際,于是有NTS-3項目的出臺。AFRL指揮官希瑟·普林格爾少將說:“我們知道戰爭的方式已經改變,我們在干擾方面會遇到困難,并且很難將我們的定位、導航和授時信號發送給我們的作戰人員。因此,我們在這顆衛星上尋找解決這一問題的新方法,無論是點波束還是授時和導航以及所有的天線,對我們來說都是非常激動人心的”。據普林格介紹,該航天器預計將在軌道上停留約一年,并將被納入太空部隊的USSF 106發射任務,該任務目前計劃于2023年底完成。
NTS-3實驗不僅涉及衛星,還涉及地面設備和終端。GPS衛星通常在中地球軌道(MEO)飛行,但NTS-3將在美國上空進入地球靜止軌道(GEO)。項目副經理喬安娜·辛克斯(Joanna Hinks)說:“NTS-3進入GEO后,我們能做的就是看看如何使用一個真正混合架構的星座”。“你可以使用來自傳統[航天器]和MEO衛星的信號……以及你可以放在GEO衛星上的信號,你知道,在那里獲得好處,并真正廣播互補的東西”。
她指出,地球靜止衛星系統的一個好處是,它們始終保持在地球的同一區域。“你不必擔心……你只有一兩顆衛星,它們將在幾個小時內消失,你將無法看到它們”。空軍研究實驗室希望開始為衛星用戶如何擁有一個不限于一個軌道的星座打下基礎。辛克斯描述的概念被稱為增強。她說:“多年來,人們對它進行了一些研究,我們正在努力將其推向下一步”。
可重編程信號將是實驗的又一個重點。AFRL想研究“我們可以用這種功能播放哪些特定信號。而且,你知道,可重新編程性是什么樣子的?”辛克斯說。用戶設備必須能夠處理它,她指出這些實驗將著眼于:“你如何告訴你的用戶設備,你將要廣播一些新的東西,以便它可以隨時接收?”她說。“在地面方面……如果我們正在研究可重新編程的能力,地面部分需要能夠控制。因此,我們正在對地面部分進行一些實驗,以了解這是什么樣子”。
授時將是實驗的另一個重點。她說:“我們正在考慮在軌道上進行自動異常檢測和緩解,這只是增加了恢復能力,這樣我們就不會出現中斷,如果時鐘出現異常,我們的地面操作員也不必處理”。
有效載荷到總線的集成正在完成。據AFRL稱,哈里斯公司將使用諾斯羅普·格魯曼公司的ESPAStar總線集成NTS-3,帕森斯公司已為實驗開發了專用地面系統。辛克斯說:“然后,我們將在今年夏天對集成系統進行測試。然后,同時,開始在實地以有限的方式進行試驗,以減少風險。獲取初始基線數據,并為明年的黃金時間做好準備。”。
項目執行官將觀察實驗結果。空間系統司令部負責軍事通信和PNT的項目執行官科德爾·德拉佩納說,集成研究將著眼于采辦官員如何將演示產生的能力插入正在進行的衛星通信系統生產中。普林格爾說:“采購方來這里是為了思考和學習如何將這項技術融入到自己的項目中”。“我們希望我們的員工在前進道路上的每一步都和我們在一起,這樣他們就知道它在哪里,在哪里起作用”。
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