str010 (3)

c/ęHtolllWOńol, Plniwi./o piui " /wla/nno .• Iiniitiinl"|nml 'yunalów i .mmi im niskich c/ęstotll wośolnch, / racji nwoj nntury ograniczono /nniijnimn indiuwym. sklarowały zainteresowania logo laboratorium na technologii? kosmiczną, któm| wykm/yalnnln nin hylo luk zdeterminowane obH/.nrowo.

Nowa Idea pozycjonowania z wykorzystaniom s/luc/nych satelitów Ziemi rezygnująca / pomiarów dopplerowsklch na korzyść precyzyjnych pomiarów odległości, pojawiła się w momencie oddania do eksploatacji systemu Transit. Technika la wymagała od użytkownika oiaz satelity precyzyjnej synchronizacji czasowej, dzięki czemu możliwym byt pomiar odległo-ś< i Oznaczało to, iż fundamentem działania systemu był wysokostabilny pomiar czasu. Dla realizacji tej koncepcji NRL rozpoczęło w połowie lat 60-tych program o nazwie TIMATION (mi«(.). limo and Navigation). System ten miał dostarczyć użytkownikom pasywnych sygnałów allilowych umożliwiających zarówno pomiar pozycji jak i czasu. Nowa idea miała opierać się na stabilnym satelitarnym wzorcu częstotliwości, regularnie korygowanym przez naziemne i enlra Zasadniczymi celami tego projektu były: prace doświadczalne i rozwój standardów i /oslnlllwoścl, szacowanie błędów wynikających z pomiarów odległości oraz optymalizacja rn/mlon/c/onla satelitów, zapewniająca globalne pokrycie systemem. Pierwsze doświadczeni" w lamach programu TIMATION odbyty się w marcu 1965 roku. W doświadczeniu tym wykot/yulnno stacjonarny nadajnik oraz eksperymentalny odbiornik znajdujący się na samochodzie lon wstępny eksperyment zakończył się sukcesem i rozpoczęto prace nad konstrukcją I wyposażaniem nowego satelity o nazwie TIMATION-1 (rys. 1.3). Był to relatywnie mały obiekt, który /ostał wystrzelony na orbitę biegunową o wysokości 500 Mm w maju 1967 roku. Dla wyobrażaniu sobie jego rozmiarów należy dodać, że przy masie 39 kg, posiadał wymiary H0/40/20 cm. Podczas pracy (emisji sygnałów radiowych) zużywał 12 W mocy (przy wydajno-m i baterii słonecznych ok. 4 W). Tak niska sprawność ogniw powodowała, iż, był on jedynie wli |i ,/any no czas eksperymentów (nawet w pozycji wyczekiwania zużywał 2.5 W). Dla porównał na wypada nadmienić, że moc baterii słonecznych satelitów najnowszego Bloku IIF satelitów i .I ’! ł wynosi aż 1560 W. Timation I emitował sygnały na częstotliwości 400 MHz (podobni" |ak Iranslt), Jego trajektorię śledziły dwie stacje naziemne: Laboratorium NRL oraz Stacja Kontroli Kosmicznej w Raymondville (Teksas). Pierwszą synchronizację z sygnałem satelity u/ynknno w czerwcu 1967 r.

Rys. 1.3. Satelita TIMATION I.

snlolltn Inn pudiluny zoulnl wlnlu tentom I budnnlom. n znhmnn dośwlridc nnln wykni/yulii no zostały podc/im ktinnlrukc|l nntUąpntflO z sorll I młąi zmiin Inuhnologll pomiarów odloglo śclowych I dopplnrowsklch umożliwiło podczas prób osiągnięciu dokładności pozycji ok 0,2 Mm przy precyzji Irnimlom i z. oai nn poziomie 1 mlkrosokuntly .Imjo następca TIMATION-2 został wystrzelony 30 września 1969 roku Podobnie jnk poprzednika, wprowadzono go m orbitę biegunową (h 500 Mm). Będąc konstrukcją doskonalszą posiadał lepsze właściwość pomiarowe oraz wyposażony był w oscylator kwarcowy wraz z rezonatorem, co zredukował miało błędy pomiaru czasu do poziomu 10 ” s. Przy masie 57 kg wytwarzał trzykrotnie wlęcn energii niż jego poprzednik. Timation-2 transmitował sygnały na 2 częstotliwościach radiowych 150 MHz i 400 MHz. Zasadniczym celem misji tego sztucznego satelity, poza badaniami nni metodą odległościową określenia pozycji, było oszacowanie możliwości redukcji opóźnieni, jonosferycznego poprzez wykorzystanie emisji dwuczęstotliwościowej.

Ministerstwo Obrony USA kładło ówcześnie duży nacisk na rozwój badań nad tochnlki satelitarną, a w szczególności nad systemami pozycjonowania. Wynikało to z oczywisty* I możliwości zastosowań w aplikacjach militarnych. Na przełomie lat 50-tych i 60-tych Maryn.ule USA finansowała równolegle 2 projekty badawcze związane z wykorzystaniem pi/esli/m kosmicznej: TIMATION i TRANSIT. Jednocześnie Siły Powietrzne USA prowadziły praco nn innym projektem o nazwie - System 621B, którego celem było stworzenie nowoczimimui nadajnika kosmicznego na usługi lotnictwa, wykorzystującego transmisję z widmem rn/pn szonym. Użycie najnowszych technik modulacyjnych dało w efekcie system emisji radiowi o niespotykanej dotychczas odporności na zakłócenia. Uzyskano to dzięki wykorzystaniu m gnałów pseudoprzypadkowych, będących binarnymi ciągami pseudolosowymi, gonorownny mi przez rejestry przesuwne ze sprzężeniem zwrotnym. Gęstość widmowa mocy sygi i. ilu i u h Ii wanego tą techniką przez satelitę, docierając do Ziemi mogła być nawet 100-krotnie mnlo|n/ niż tła elektromagnetycznego, umożliwiając wciąż niezakłóconą detekcję. Drugim nln/apr/i czalnym sukcesem tego rozwiązania było znaczne zawężenie pasma emisji - wszyslki.mind, i niki satelitów używały tej samej częstotliwości radiowej przy praktycznie zerowym zakłócani wzajemnym. W ten sposób powstała nowa forma wielodostępu do kanału radiowego ro. dział kodowy (ang.: Codę Division Multiplex Access - CDMA), która dziś jest jedną z podali wowych technik nadawczych nowoczesnej telekomunikacji.

Prace różnych zespołów badawczych nad pokrewnymi zagadnieniami badawczymi skk niły władze wojskowe do integracji projektów „TIMATION" i „System 621B". Odzwiercledlonloi tych zamierzeń było memorandum Sekretarza Obrony USA z 17 kwietnia 1973, w klóryi ogłosił On powstanie nowej koncepcji Obronnego Nawigacyjnego Systemu Satelitarnego (ni i. Defense Navigation Satellite System - DNSS). Głównym wykonawcą tego projektu ustanowlon Siły Powietrzne USA (ang.: US Air Force - USAF). Ze względu na typowo militarny chnriikli przedsięwzięcia uzasadnionym było podporządkowanie finansowania oraz struktury projuk władzom wojskowym. Dzięki wysiłkom i staraniom różnych formacji wojskowych oraz wybmnyc organizacji cywilnych utworzony został program rozwoju systemu NAVSTAR/GPS. Główny jego koordynatorem został wyznaczony pułkownik dr Bradford W. Parkinson. Wspierany < był przez swoich zastępców, reprezentujących siły: lądowe, morskie, a ponadto: Wojskowi Agencję Kartograficzną, Straż Graniczną, dział logistyki Sił Powietrznych USA oraz NAT< Mówiąc na marginesie, początkowo doszło do pewnych spekulacji odnośnie nazwy system Jednakże ostatecznym twórcą nazwy GPS był gen. Hank Stehling, którego zdaniem slow „nawigacyjny”, jak sugerował Parkinson, byłoby nieadekwatne do idei tegoż systemu. T więc, nazwa nowo tworzonego systemu brzmiała ostatecznie „Global Positioning Sysłun Natomiast określenie NAVSTAR powstało z inicjatywy Johna Walsh’a, piastującego wówcz, kierownicze stanowisko w dziale badawczo-inżynieryjnym Ministerstwa Obrony USA, a dodi należy, iż był on kluczowym decydentem w sprawie zatwierdzenia budżetu na ten cel. Pode/, przerwy w oficjalnych rozmowach zasugerował on pułkownikowi Brentowi Brentnalfowi, któ reprezentował ów program w ministerstwie, iż określenie „NAVSTAR” byłoby „miłe dla uszi