eRomfart 2020-035 Norsk Astronautisk Forening, 27.06.2020
Bildene tilhører en nyhetsnotis sendt på epost til medlemmer av Norsk Astronautisk Forening. Dersom du ikke er medlem, men ønsker å motta disse epostene og nyte godt av våre øvrige tilbud, kan du melde deg inn via vårt elektroniske innmeldingsskjema.
Beidou-konstellasjonen komplett
Av Øyvind Guldbrandsen
Den kinesiske navigasjonssatellitten Beidou-3GEO3 ble 23. juni 2020 skutt opp fra Xichang-romsenteret i sydvest-Kina med en Lang Marsj 3B-bærerakett. Med dette er 30 operative Beidou 3-satellitter i bane, inkludert denne siste, hvilket betyr at Beidou-konstellasjonen vil være fullt operativ, med global dekning døgnet rundt, så snart denne siste satellitten er posisjonert i banen og testet ut, trolig i løpet av høsten.
Oppskytingen ble sendt direkte i en forhåndsannonsert statlig TV-sending. I Kina skjer dette sjeldent, og er forbeholdt spesielt høyt profilerte oppskytinger, som av bemannede romfartøy. Dette viser hvor viktig kinesiske myndigheter anså denne oppskytingen å være.
Beidou (eller BeiDou, som er oppkalt etter stjernebildet Karlsvogna) er kinesernes motstykke til det amerikanske GPS-systemet (Global Positioning System). GPS består til enhver tid av omlag 30 operative satellitter i bane. GPS-mottakere finnes i alt fra små mobiltelefoner til store skip og fly, og har fått enormt mange bruksområder. GPS gir også tidsangivelser med nøyaktighet på noen titalls nanosekunder, som er essensielt blant annet for å synkronisere datasystemer rundt om på kloden. Det moderne, globale samfunnet er blitt svært avhengige av GPS-systemet for å fungere som det skal.
Illustrasjon av Beidou-konstellasjonen. 24 av satellittene kretser i medium høye jordbaner på ca. 21 500 km, med åtte satellitter i hvert av de tre planene. Tre satellitter kretser i geosynkrone, inklinerte baner på ca. 36 000 km, og tre i den geostasjonære banen, også den 36 000 km høy. De inklinerte og de medium høye banene har inklinasjon på om lag 55 grader, den geostasjonære har null graders inklinasjon. (China Satellite Navigation Office)
Det er nettopp derfor både Russland, Europa og Kina har utplassert, eller holder på å bygge ut sine egne varianter av GPS-systemet, som allerede er i ferd med å få tilsvarende mengde bruksområder. Dette til tross for at amerikanerne dyrt og hellig har lovet å ikke finne på noe tull med GPS-satellittene sine. Men GPS er underlagt det amerikanske forsvarsdepartementet, og verken Europa, Russland eller Kina er komfortable med at amerikanerne rent teknisk har full mulighet til i en håndvending å degradere eller slå helt av de sivile, fritt tilgjengelige GPS-signalene over hele kloden, eller over områder hvor USA har uvenner. Som kjent har det lett for å bli både her og der. Alternativt kan amerikanerne potensielt bruke trusler om å slå av/degradere signalene som pressmiddel i en eller annen konflikt. Om signalene forsvant vil det ikke påvirke amerikanske militære eller andre utvalgte GPS-brukere, siden GPS-satellittene, uavhengig av de sivile signalene, også kringkaster kodede signaler på egne frekvenser, som også gir bedre nøyaktighet en de sivile.
Dagens fire globale satellittnavigasjonssystemer, altså det amerikanske GPS, det russiske Glonass (Global Navigation Satellite System), det europeiske Galileo (oppkalt etter 1600-tallsastronomen Galileo Galilei) og det kinesiske Beidou, har mange likhetstrekk. Alle benytter rundt 24-30 satellitter i nær sirkulære, middels høye baner (ca. 20 000 km), hvor satellittene er fordelt på tre (Glonass, Galileo, Beidou) eller seks (GPS) baneplan, vridd 60 eller 120 grader i forhold til hverandre og inklinert ca. 55-65 grader mot ekvator.
Beidou-systemet benytter 24 Beidou-3-satellitter i middels høye baner, men skiller seg fra de andre systemene ved å også benytte tre satellitter i geostasjonær bane og tre i inklinerte, geosynkrone baner.
Det var en geostasjonær Beidou-satellitt som ble skutt opp nå den 22. juni. Satellitten hadde en oppskytingsmasse på 4,6 tonn, inkludert drivstoff som skal brukes til å gjøre banen sirkulær i den geostasjonære banen.
I likhet med de geostasjonære satellittene har geosynkrone satellitter banehøyder på nær 36 000 km og omløpstid på omtrent 24 timer, men har baneplanet tiltet 55 grader i forhold til ekvator. I løpet av ett omløp dekker satellittene da vekselvis med god margin helt opp til nor- og sydpolområdene. Satellittene i middels høye baner har omløpstider på omtrent 12 timer.
Alle satellittene i de fire systemene er utstyrt med ultrapresise atomur og kringkaster kontinuerlig radiosignaler som med svært høy presisjon angir satellittens posisjon og når radiosignalet ble sendt ut. Tiden signalet bruker på å nå mottakeren angir avstanden mellom den og satellitten. En mottaker må ha minst fire satellitter innen synsvidde samtidig for å kunne krysspeile posisjonen sin i alle tre dimensjoner, det vil si lengde- og breddegrad og høyde over havet. Den fjerde satellitten er nødvendig for at satellittmottakeren skal kunne vite tiden med den ekstreme nøyaktigheten som trengs for å beregne posisjonen. Dette fordi ingen kommersielle satellittmottakere selv er utstyrt med atomur.
Beidou-satellittene har påmontert laserreflektorer for at bakkestasjoner skal kunne måle posisjonen deres i rommet med stor nøyaktighet.
Det er vanlig at mottakere kan ta imot signaler fra mer enn ett system samtidig. F.eks kan de fleste mobiltelefoner idag ta imot fra både GPS og Glonass, og det er grunn til å tro at dette snart vil utvides med både Galileo og Beidou rundt om i verden. Allerede i dag er over 70 prosent av smarttelefoner i Kina utstyrt med Beidou-mottaker. Ved å ta imot fra mer enn ett system får mottakeren både bedre nøyaktighet og bedre robusthet mot signalbortfall, f.eks i områder hvor fjell eller bygninger skygger for deler av himmelen.
Kina fremholder at «Beidou er utviklet av Kina, og dedikert til verden». Beidou-signaler vil altså kunne tas imot kostnadsfritt over hele kloden av alle som har utstyr for dette. Nøyaktigheten skal umiddelbart være 5-10 m eller bedre for sivile brukere, som visstnok kan reduseres til centimeternivå med en stasjonær mottaker og etterprosessering av signalene. Også Beidou sender kodede signaler med høyere nøyaktighet, beregnet på militære brukere.
En kilde til unøyaktighet er at radiosignaler påvirkes av de stadig varierende forholdene i atmosfæren og spesielt ionosfæren. Den forbedrede nøyaktigheten i de kodede signalene oppnås ved at de sendes samtidig på mer enn én frekvens. Forskjellige frekvenser påvirkes ulikt når de passerer gjennom ionosfæren, og ved å sammenligne frekvensene kan mottakeren beregne hvor mye signalene er forstyrret.
Utviklingen av Beidou startet i 1994, med oppskyting av den første Beidou-satellitten i 2000. Denne var av typen Beidou-1, som det frem til 2007 ble skutt opp fire stykker av, alle til geostasjonær bane. Disse var for å teste systemet over et begrenset område av øst-Asia.
Fra 2007 begynte kineserne å skyte opp Beidou-2-satellitter, også kalt Compass, som også inkluderte satellitter til middels høye baner og som ga bredere dekning enn Beidou-1. Flere av disse brukes fortsatt, slik at det totale antallet operative Beidou-satellitter i skrivende stund er 44.
Første operative tredjegenerasjons Beidou-satellitt ble skutt opp i 2017 (etter noen testsatellitter). Beidou-3 introduserte blant annet signaler på flere frekvenser og forbedret nøyaktighet og pålitelighet.
Til oppskytingene er det blitt benyttet varianter av Lang Marsj 3A-, 3B- og 2C-rakettenene, med en eller to satellitter per oppskyting. Alle oppskytingene har skjedd fra Xichang, som har to oppskytingsramper og ligger blant skogkledde fjell i den kinesiske Sichuan-provinsen. Den siste oppskytingen var med varianten Lang Marsj 3B/G2, en 55 m høy rakett som benytter fire påspente hjelpetrinn og et tredjetrinn med flytende hydrogen og oksygen. De andre trinnene benytter den hypergolske drivstoffkombinasjonen N2O4/UDMH.
Kjernetrinnene og hjelpetrinnene til Lang Marsj 3B-raketten før de ble montert sammen. (Global Times-Global Network)
Nyttelastdekselet som omslutter satellitten. Dekselet er prydet med BeiDou-emblemet, med bilde av stjernebildet Karlsvogna, som har navnet BeiDou på kinesisk. Karlsvogna er lett å finne på en stjerneklar natthimmel, og når man har funnet det finner man kjapt Nordstjernen, som i uminnelige tider har blitt brukt til å navigere etter. (Global Times-Global Network)
Bæreraketten ved Xichang-oppskytingsbasen i Sichuan-provinsen i sydvest-Kina. (Global Times-Global Network)
Oppskyting av Lang Marsj 3B med Beidou-3GEO3 den 23. juni 2020 (Xue Chen/Xinhua)
Oppskyting av Lang Marsj 3B med Beidou-3GEO3 den 23. juni 2020 (Xue Chen/Xinhua)
