航天新观察2020/07/01
第 263期
【综合消息】SpaceX公司的“猎鹰”9-1.2型运载火箭6月30日在卡纳维拉尔角空军站发射了美国天军GPS-3系列导航卫星的第三颗卫星，代号GPS-3SV03。这是“猎鹰”9第二次发射GPS-3卫星，也是其首次为去年12月新成立的美国天军提供发射服务。
洛马公司2008～2016年从美空军拿到了前10颗GPS-3卫星的建造合同。这些卫星精度是现役GPS-2型卫星的3倍，即从3米提高到1米，抗干扰能力也将8倍于GPS-2，并将首次广播与“伽利略”等其他国际全球导航卫星系统兼容的新的L1C民用信号。卫星设计使用寿命延长到15年，比现役任何型号都长25%以上。它们可根据需要迅速切断特定地理位置的导航信号发送。第一代GPS卫星不能关闭特定地区的导航信号，而GPS-2系列要关闭特定地区信号也极为繁琐。
GPS-3系列首星于2018年12月由“猎鹰”9发射，今年1月13日宣布投入使用。第二颗卫星于2019年8月由联合发射联盟公司的德尔它4M型火箭发射，今年4月1日入役。本次发射使用的是一枚全新的第一级火箭，编号B1060.1。同首星发射采用“猎鹰”9的一次性使用配置不同，美国军方准许SpaceX公司在本次发射中尝试对火箭第一级进行落船回收。这对于关键国家安全发射任务来说还是第一次。回收取得了成功。不过，美天军官员尚未批准太空探索公司采用飞过的旧箭发射关键国安卫星。
美国空军2018年9月宣布，洛马将拿到72亿美元的合同，以建造22颗GPS-3后续型号卫星，亦即GPS-3F。洛马一位官员称，GPS-3F属“全新”设计，采用“全数字有效载荷”，并具备“某些新增的复原能力特征”。首颗GPS-3F卫星预计可在2026年交付发射。
宙叔点评
猎鹰9号火箭成功发射美国空军（现在叫太空军）第3颗GPS-3卫星并且回收了一子级，这是继一个月前猎鹰9号、载人龙飞船送宇航员抵达国际空间站并成功回收一子级后，又一次在重大国家发射任务中取得“双成功”。这次发射非常顺利，就像一次常规发射，没有出现任何困难或异常情况。
本次发射虽然没有像SpaceX的载人首飞一样被媒体报道得轰轰烈烈，但实际上，SpaceX的猎鹰9火箭又一次创造了历史。猎鹰9的回收已经是常态，但其回收动作能否在可靠性要求极高的军方任务中实施，军方一直在观察。这次发射前不久，军方才同意猎鹰9火箭一子级回收，但也给出了条件：在2017年双方签署的发射合同价格9650万美元的基础上减少若干百万美元。这个交易是双赢。太空军省了几百万美元，SpaceX取回火箭一子级后续重复使用省下来的可能就不止几百万美元了。一般来说，复用上几次，能节省几千万美元。况且，这次发射的是一枚全新的猎鹰9-B5型火箭，后续可复用的次数还有4次或以上（目前猎鹰9火箭复用的最多次数为5次）。评估结果虽然还没有出来，但后续预计军方各部门（以太空军为主）会普遍采用可回收一子级的猎鹰9火箭执行大型军用卫星发射任务了。
相比之下，洛马公司的宇宙神5火箭因为俄制RD180发动机将用尽以及火箭发射成本的问题，不再具备挑起未来国家任务发射大梁的优势，用一枚少一枚，最终停用。而波音公司的德尔塔4系列火箭单是因为成本问题就足以被彻底淘汰，目前每年能有一次发射就不错了，会比宇宙神5火箭更早地淘汰。
再说一说GPS-3卫星。这个卫星虽然名气不如猎鹰9火箭，却是火箭的VVVIP客户，而且价值也抵得上将近5～10枚猎鹰9火箭（按标准价6200万美元计算）。没错，国家安全方面的军用卫星就是这么高价值，各国都如此。一颗GPS-3卫星的造价多少呢？每颗不一样，越往后越便宜，因为完成了研发而且有成批采购的价格优势。例如，这次发射的第3颗GPS-3卫星，单颗5.68亿美元，而后续的22颗GPS-3F卫星研制合同价格72亿美元，单颗平均价格为3.27亿美元，单价大大降低。
GPS-3及其后继星均由洛马公司研制，卫星平台采用该公司成熟的军用级平台A2100M，在轨工作时间为15年，远远超过第二代GPS导航卫星。而GPS-3卫星中的民用信号功能能够兼容其他导航卫星系统，例如欧洲伽利略导航卫星——可以理解为两个星座在允许融合时能够作为同一个星座共同进行导航定位，从而大大提高导航的精度和服务时效性。这在GPS-3诸多新功能中也是非常耀眼的一点。其他具体的参数指标在此不一一列举。总之，美国从1978年发射首颗GPS卫星到目前，已经真正开启了第三代导航定位星座的部署工作。初期，第三代和之前的卫星会共同工作，随着GPS-3卫星不断入轨，其先进技术的作用将逐渐显现，对美国军事、美国国际化拓展、社会经济发展等产生积极影响。
目前GPS-3卫星以每年一颗的节奏发射入轨。在军方看到猎鹰9火箭以如此高的频次和经济性发射卫星后，预计后续会加快GPS-3等大型军用卫星的部署节奏。猎鹰9火箭的竞争优势，正在助力美国航天国防领域开展颠覆性的变革，值得高度关注。
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