ดาวเทียม GPS Block III การยกระดับระบบระบุตำแหน่งระดับโลก

GPS Block III (เดิมเรียกว่า Block IIIA) คือกลุ่มดาวเทียมนำทางรุ่นที่สามของระบบระบุตำแหน่งบนโลก (Navstar Global Positioning System) ซึ่งประกอบด้วยดาวเทียมทั้งหมด 10 ดวง โดยมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อรักษาประสิทธิภาพการทำงานของระบบ GPS ให้มีความทันสมัยและตอบสนองต่อความต้องการที่เพิ่มขึ้นทั้งในด้านความแม่นยำและความเสถียรของสัญญาณ

ประวัติและการพัฒนา

ระบบ GPS ของสหรัฐอเมริกามีความสามารถในการปฏิบัติการเต็มรูปแบบ (Full Operational Capability) ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2538 อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและความต้องการใช้งานที่ซับซ้อนขึ้น สภาคองเกรสแห่งสหรัฐฯ จึงได้อนุมัติโครงการปรับปรุงระบบที่เรียกว่า GPS III ในปี พ.ศ. 2543

บริษัท Lockheed Martin ได้รับสัญญาในการออกแบบและผลิตดาวเทียม GPS III เมื่อวันที่ 15 พฤษภาคม พ.ศ. 2551 โดยเป็นผู้พัฒนาทั้งตัวดาวเทียมและระบบทดสอบภาคพื้นดิน (Non-Flight Satellite Testbed - GNST) ขณะที่บริษัท Raytheon ได้รับสัญญาในการพัฒนาระบบควบคุมการปฏิบัติการ GPS รุ่นถัดไป (Next Generation GPS Operational Control System หรือ OCX)

ความล่าช้าในการปล่อยตัว

แม้ว่ากำหนดการเดิมจะระบุให้มีการปล่อยดาวเทียมดวงแรกในปี พ.ศ. 2557 แต่โครงการประสบปัญหาทางเทคนิคหลายประการ โดยเฉพาะในส่วนของอุปกรณ์ส่งสัญญาณนำทาง (Navigation Payload) และความจำเป็นในการทดสอบจรวด Falcon 9 ของ SpaceX ส่งผลให้ดาวเทียมดวงแรกถูกปล่อยขึ้นสู่ห้วงอวกาศในวันที่ 23 ธันวาคม พ.ศ. 2561

คุณลักษณะทางเทคนิคและการออกแบบ

ดาวเทียม Block III ใช้โครงสร้างดาวเทียมรุ่น A2100M ของ Lockheed Martin โดยมีรายละเอียดทางวิศวกรรมที่สำคัญดังนี้:

• ถังเชื้อเพลิงและถังแรงดัน: ผลิตโดย Orbital ATK โดยใช้วัสดุคอมโพสิตที่มีน้ำหนักเบาแต่มีความแข็งแรงสูง
• ระบบสายอากาศ: ออกแบบและผลิตโดย Northrop Grumman Astro Aerospace โดยใช้สายอากาศแบบกางออกได้ (Jack-in-the-Box หรือ JIB) จำนวน 8 ชุด

การตั้งชื่อดาวเทียม

นอกเหนือจากการใช้รหัสเรียกขานอย่างเป็นทางการ (เช่น SVN) กองกำลังอวกาศสหรัฐฯ (United States Space Force) ได้ตั้งชื่อดาวเทียม Block III ทั้ง 10 ดวงตามชื่อของนักสำรวจ นักเดินเรือ หรือผู้นำด้านการบินและอวกาศที่มีชื่อเสียง ดังนี้:

การปรับปรุงสัญญาณนำทาง

สัญญาณ L2C สำหรับพลเรือน

หนึ่งในการปรับปรุงที่สำคัญที่สุดคือการเพิ่มสัญญาณ L2C ซึ่งส่งสัญญาณที่ความถี่ 1227.6 MHz เพื่อเป็นทางเลือกนอกเหนือจากสัญญาณ L1 (C/A) เดิม สัญญาณ L2C มีจุดประสงค์เพื่อ:

• เพิ่มความแม่นยำในการนำทางสำหรับผู้ใช้พลเรือน
• สร้างสัญญาณที่ติดตามได้ง่ายขึ้น
• ทำหน้าที่เป็นสัญญาณสำรองในกรณีที่เกิดการรบกวนของสัญญาณในบางพื้นที่

แม้ว่าการใช้งานข้อมูลนำทางเต็มรูปแบบของ L2C จะต้องพึ่งพาระบบ OCX ซึ่งเกิดความล่าช้า แต่ดาวเทียมที่รองรับได้เริ่มส่งข้อความนำทางพลเรือนขั้นต้น (CNAV) ตั้งแต่เดือนเมษายน พ.ศ. 2557 และมีการขยายจำนวนดาวเทียมที่ส่งสัญญาณนี้อย่างต่อเนื่องจนครอบคลุมเกือบทั้งกลุ่มดาวเทียมในปัจจุบัน