北斗衛星壽命有十幾年,為何GPS服役了好幾十年

首先要告訴大家的是:GPS定位系統已經發展了三代七個型號,如今在軌道上執行的也就只有在1997年以及以後發射的12顆GPS2R衛星,7顆GPS2R-M衛星,12顆GPS2F衛星,5顆GPS3衛星,一共就只有這34顆GPS衛星而已。

至於在1978年~1997年之間發射的GPS系列衛星已經失效退役了。滿打滿算,正在服役的最早發射的GPS衛星,也才服役了25年而已,遠沒有達到30多年的高水準。

北斗衛星壽命有十幾年,為何GPS服役了好幾十年

事實上,一顆衛星的設計壽命最長也就只有十幾年而已。這點北斗衛星和GPS衛星基本上是一直致的,都沒有領先彼此太多。

像GPS2R和GPS2R-M系列衛星的在軌壽命只有7。5年,也只是到了末期的GPS2F衛星的壽命提升到了12年,而GPS3衛星的在軌壽命就更高了一點,達到了15年。

北斗1號衛星的在軌設計壽命有個8年,而北斗3號衛星的設計壽命就到了12年。可見,在衛星的設計壽命上,各國都差不多,最多也就是隻有個十多年而已。

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然而,設計壽命只是設計壽命而已,航天器還是可以超期服役的。只不過,各種效能,部件相比於壽命期內,是肯定要有所下降的。就像天宮一號空間站,就超期服役了好幾年之後才墜入太平洋上的航天器墳場尼莫點。

所以說,衛星之類的航天器超期服役這種情況還是很常見。只不過,這個超期服役的期限是有限制的,不可能超期十多年還可以以完整效能服役。一般來說,超期個兩三年,就該強制退役了,否則還是極其容易出現故障的,一旦失控,就會成為潛在的危險。

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GPS定位系統

首顆第一代GPS衛星是在1978年發射的,這一代GPS衛星只發射了11顆,只不過中間有一顆發射失敗了,最後也就只有10顆順利進入預定軌道。

第二代GPS衛星是在1989年發射,截止到1990年一共發射了9顆衛星,且全部進入預定軌道。

第二代改進行號GPS2A衛星是在1990年開始發射的,截止到1997年,一共發射了19顆,也是全部進入了預定軌道。

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第二代改進行號GPS2R衛星是在1997年開始發射的,截止到2004年,一共發射了13顆,有一顆發射失敗,剩餘的12顆也是全部進入了預定軌道。

第二代改進行號GPS2R-M衛星是在2005年開始發射的,截止到2009年,一共發射了8顆,也是全部進入了預定軌道。

第二代改進行號GPS2F衛星是在2010年開始發射的,截止到2016年,一共發射了12顆,也是全部進入了預定軌道。

北斗衛星壽命有十幾年,為何GPS服役了好幾十年

第三代GPS3衛星是在2018年開始發射的,預計到2023年一共發射10顆衛星,截止到2022年1月22日,也僅僅發射了5顆而已。

以上就是美國GPS定位系統的具體發射歷程,現階段在外太空執行的也只有34顆衛星而已。

即便當10顆GPS3衛星全部入軌之後,美國在軌的GPS衛星數量也不過39顆,是沒有北斗衛星數量多的。

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衛星在軌執行的狀況

一般而言,衛星是搭載有燃料的,供其調整飛行軌道。比如說:GPS衛星的主體就是圓柱形狀,直徑約為1。 5米,重約774千克,僅燃料的重量就310千克。

由於GPS衛星軌道所在的高度還有稀薄的空氣存在,儘管空氣的密度很小,但是在長時間的摩擦下,也會讓其掉高度的。這時就需要啟動發動機讓衛星重新回到預定的軌道上。所用的燃料一般都是偏二甲肼,只不過這些燃料的攜帶量非常少,也只是用於調整軌道高度而已。

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衛星的退役與補發

當一顆衛星退役之後,一般有兩種處理辦法。一個是讓其減速,降低軌道高度墜落到地球上的尼莫點。另一個就是,讓其加速,升高軌道的高低,進入墓地軌道。這兩種辦法自然是第一種更加安全了,畢竟在太空中失效的衛星始終都是一個威脅,早早晚晚飛行高度會下降的,依然會對在軌執行的航天器帶來威脅。

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至於補發衛星,當退役的衛星將星座位置讓出來之後,繼續發射一顆進入原來的軌道就行。這樣一來,退役的衛星不將位置讓出來,那新衛星是無法發射的,畢竟是沒有位置可以讓其執行的。

所以說,當一顆導航衛星的壽命到期之後,就必須讓其脫離原來的執行軌道,或者降低高度在大氣層中燒燬,要麼提升高度成為太空垃圾,好為後續補發的衛星讓位。