美国GPS全球定位系统迎来重大升级：精度将提高三倍

美国久负盛名的全球定位系统(GPS)即将迎来一次升级。

12月23日，美国东部时间上午8点51分(格林威治时间13点51分)，经过近一周的推迟后，美国SpaceX公司在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射了一枚二级猎鹰9号火箭，这枚火箭搭载着先进的新一代“GPS III”卫星。这艘被称为“韦斯普奇(Vespucci)”的宇宙飞船在升空大约两小时后被部署到中地球轨道。

SpaceX以前也为美国军方发射过有效载荷，但韦斯普奇是该公司的首个官方“国家安全太空”任务——这一指定任务是指那些被认为对国防至关重要的发射任务。

SpaceX公司通常会在猎鹰9号升空后不久对其第一级火箭进行着陆，以供未来再次使用，但这次该公司却没有这样做。应SpaceX公司客户美国空军(U.S. Air Force)的要求，这枚火箭以一次性的配置飞行，没有装备任何着陆腿。

12月14日，美国空军空间和导弹系统中心(SMC)发射企业系统理事会(Launch Enterprise Systems Directorate)的任务主管沃尔特·劳德代尔(Walter Lauderdale)在发射前的一次电话会议上对记者说，“根本就没有足够的性能储备来在满足我们要求的同时回收第一级火箭。”

2018年12月23日，搭载美国空军新型GPS III SV01导航卫星的SpaceX猎鹰9号火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空。来源：SpaceX

劳德代尔补充说，未来的SpaceX GPS III任务可能包括第一级火箭的着陆尝试;这取决于这次飞行的数据。

GPS卫星群为各种各样的用户提供精确的定位、导航和定时信息，包括从战场上的士兵到试图在高峰时段找到最佳路线的司机。

该卫星群目前拥有31颗运行卫星，这些卫星在距地球约12550英里(20200公里)的轨道上运行。这个SUV大小的“韦斯普奇”GPS卫星在发射时重达9700磅(4400公斤)，它将取代1997年7月发射的GPS卫星SVN-43。

美国空军官员表示，与旧的卫星相比，太阳能驱动的韦斯普奇卫星将提供许多优势。例如，这颗新卫星将提供的PNT信息会比目前正在使用的GPS卫星提供的信息精确三倍。(卫星群现在可以让用户以平均约20英寸(约50厘米)的精度定位地面上的物体。)

此外，SMC全球定位系统理事会(SMC Global Positioning Systems Directorate)主任史蒂夫·惠特尼上校(Steve Whitney)在12月14日的电视节目中说，“我们将看到卫星性能的提高。我们在卫星上装备了必需的仪器以产生更强的信号，试图解决我们在信号中看到了一些干扰，尤其是在我们的军事信号上。”

惠特尼说，GPS III信号还可以兼容其他卫星导航系统，这将“最大限度地提高全球导航信号的可用性和准确性”。

但是，由洛克希德·马丁公司建造的韦斯普奇要完全投入使用还需要一段时间。惠特尼说，在轨道上对卫星进行检查可能需要6到9个月的时间，对新组成的卫星群进行综合系统测试也需要差不多的时间。

目前正在运行的31颗GPS卫星属于4个不同的卫星迭代，有 从1990年到1997年发射的Block IIA;于1997年至2004年发射的Block IIR;于2005年至2009年发射的Block II-RM;还有在2010年至2016年升空的Block IIF。

Block IIA、IIR和II-RM卫星在轨道上的设计运行时间为至少7.5年，Block IIF卫星的设计寿命为12年，而像韦斯普奇这样的GPS III卫星至少可以工作15年。(不过，GPS卫星的实际寿命通常比设计寿命长得多。)

韦斯普奇的名称是为了纪念意大利制图家和探险家阿莫里哥·韦斯普奇(Amerigo Vespucci)，南北美洲就是以他的名字命名的。

昨天上午的发射原定于周二(12月18日)进行，但SpaceX在收到“猎鹰9号”第一级火箭传感器显示的异常读数后取消了这一次发射。而在周四(12月20日)和周六(12月22日)，恶劣的天气又再次阻止了两次发射尝试。

这次成功的GPS III SV01任务标志着SpaceX公司在2018年的第21次，同时也是最后一次发射，超过了该公司2017年的18次发射纪录。