NavIC (navegación satelital)

El Sistema Regional de Navegación por Satélite de la India (IRNSS), con el nombre operativo de NavIC (acrónimo de Navigation with Indian Constellation; también, nāvik 'marinero' o 'navegador' en idiomas indios), es un sistema regional autónomo de navegación por satélite que proporciona datos reales -Servicios de posicionamiento y cronometraje. Cubre India y una región que se extiende 1.500 km (930 millas) a su alrededor, con planes para una mayor extensión. Un área de servicio extendida se encuentra entre el área de servicio principal y un área rectangular encerrada por el paralelo 30 sur hasta el paralelo 50 norte y el meridiano 30 este hasta el meridiano 130 este, 1500–6000 km (930–3730 mi) más allá de las fronteras.El sistema consta actualmente de una constelación de siete satélites, con dos satélites adicionales en tierra como reserva.

La constelación está en órbita a partir de 2018. NavIC proporcionará dos niveles de servicio, el "servicio de posicionamiento estándar", que estará abierto para uso civil, y un "servicio restringido" (encriptado) para usuarios autorizados (incluidos los militares).).

Los rastreadores basados ​​en NavIC son obligatorios en los vehículos comerciales en la India y algunos teléfonos móviles de consumo compatibles están disponibles desde la primera mitad de 2020.

Hay planes para expandir el sistema NavIC aumentando el tamaño de su constelación de 7 a 11.

Fondo

El sistema se desarrolló en parte porque el acceso a los sistemas satelitales de navegación global controlados por gobiernos extranjeros no está garantizado en situaciones hostiles, como le sucedió al ejército indio en 1999 cuando Estados Unidos rechazó una solicitud india de datos del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para el Kargil. región, que habría proporcionado información vital. El gobierno indio aprobó el proyecto en mayo de 2013.

Según la Ley de Autorización de Defensa Nacional (NDAA) de 2020, el Secretario de Defensa de los Estados Unidos, en consulta con el Director de Inteligencia Nacional, designará a NavIC, Galileo y QZSS como sistema satelital de navegación aliado.

Desarrollo

Como parte del proyecto, la Organización de Investigación Espacial India (ISRO) abrió un nuevo centro de navegación por satélite dentro del campus de ISRO Deep Space Network (DSN) en Byalalu, Karnataka, el 28 de mayo de 2013. Una red de 21 estaciones de medición ubicadas en todo el país proporcionará datos para la determinación orbital de los satélites y el seguimiento de la señal de navegación.

Se ha declarado un objetivo de control indio completo, con el segmento espacial, el segmento terrestre y los receptores de usuario construidos en India. Su ubicación en latitudes bajas facilita la cobertura con satélites de baja inclinación. Tres satélites estarán en órbita geoestacionaria sobre el Océano Índico. La orientación de misiles podría ser una aplicación militar importante para la constelación.

Se esperaba que el costo total del proyecto fuera de ₹ 14,2 mil millones (US $ 186 millones), siendo el costo del segmento terrestre de ₹ 3 mil millones (US $ 39 millones), cada satélite con un costo de ₹ 1,5 mil millones (US $ 20 millones) y el PSLV -La versión XL del cohete cuesta alrededor de ₹ 1300 millones (US $ 17 millones). Los siete cohetes planeados habrían implicado un desembolso de alrededor de 9.100 millones de rupias (119 millones de dólares estadounidenses).

La necesidad de dos satélites de reemplazo y lanzamientos de PSLV-XL ha alterado el presupuesto original, con el Contralor y Auditor General de la India informando costos (a marzo de 2017) de ₹ 22,46 mil millones (US $ 295 millones).

El NavIC Signal in Space ICD se lanzó para su evaluación en septiembre de 2014.

A partir del 1 de abril de 2019, el uso de sistemas de seguimiento de vehículos basados ​​en NavIC compatibles con AIS 140 se hizo obligatorio para todos los vehículos comerciales en India.

El 20 de enero de 2020, Qualcomm lanzó tres nuevos conjuntos de chips 4G, Snapdragon 460, Snapdragon 662 y Snapdragon 720G con soporte para navegación con constelación india (NavIC). El 31 de agosto de 2020, Qualcomm lanzó un nuevo conjunto de chips 4G, Snapdragon 732G, compatible con Navigation with Indian Constellation (NavIC). El 22 de septiembre de 2020, Qualcomm lanzó un nuevo conjunto de chips 5G, Snapdragon 750G, compatible con Navigation with Indian Constellation (NavIC). Está previsto que NavIC esté disponible para uso civil en dispositivos móviles, después de que Qualcomm y la Organización de Investigación Espacial de la India firmaran un acuerdo.

Periodo de tiempo

En abril de 2010, se informó que India planea comenzar a lanzar satélites a fines de 2011, a razón de un satélite cada seis meses. Esto habría hecho que NavIC fuera funcional para 2015. Pero el programa se retrasó e India también lanzó 3 nuevos satélites para complementar esto.

Siete satélites con el prefijo "IRNSS-1" constituirán el segmento espacial del IRNSS. El IRNSS-1A, el primero de los siete satélites, se lanzó el 1 de julio de 2013. El IRNSS-1B se lanzó el 4 de abril de 2014 a bordo del cohete PSLV-C24. El satélite ha sido colocado en órbita geosincrónica. El IRNSS-1C se lanzó el 16 de octubre de 2014, el IRNSS-1D el 28 de marzo de 2015, el IRNSS-1E el 20 de enero de 2016, el IRNSS-1F el 10 de marzo de 2016 y el IRNSS-1G el 28 de abril de 2016.

El octavo satélite, IRNSS-1H, que estaba destinado a reemplazar al IRNSS-1A, no se pudo desplegar el 31 de agosto de 2017 porque los escudos térmicos no se separaron de la cuarta etapa del cohete. IRNSS-1I se lanzó el 11 de abril de 2018 para reemplazarlo.

Descripción del sistema

El sistema IRNSS comprende un segmento espacial y un segmento terrestre de apoyo.

Segmento espacial

La constelación consta de 8 satélites. Tres de los ocho satélites están ubicados en órbita geoestacionaria (GEO) en las longitudes 32,5° E, 83° E y 131,5° E, aproximadamente a 36 000 km (22 000 mi) sobre la superficie de la Tierra. Los cinco satélites restantes se encuentran en órbita geosincrónica inclinada (OSG). Dos de ellos cruzan el ecuador en 55° E y dos en 111,75° E.

Segmento de tierra

El segmento terrestre es responsable del mantenimiento y operación de la constelación IRNSS. El segmento de tierra comprende:

• Instalación de control de naves espaciales del IRNSS (IRSCF)
• Centro de navegación ISRO (INC)
• Estaciones de Monitoreo de Rango e Integridad del IRNSS (IRIMS)
• Centro de Cronometraje de la Red IRNSS (IRNWT)
• Estaciones de medición de distancia IRNSS CDMA (IRCDR)
• Estaciones de alcance láser
• Red de comunicación de datos del IRNSS (IRDCN)

El IRSCF está operativo en Master Control Facility (MCF), Hassan y Bhopal. El MCF enlaza datos de navegación y se utiliza para funciones de seguimiento, telemetría y comando. Siete FCA de 7,2 metros (24 pies) y dos FMA de 11 metros (36 pies) de IRSCF están actualmente operativos para las fases LEOP y en órbita de los satélites IRNSS.

El INC establecido en Byalalu realiza operaciones remotas y recopilación de datos con todas las estaciones terrestres. Los Centros de Navegación ISRO (INC) están operativos en Byalalu, Bengaluru y Lucknow. INC1 (Byalalu) e INC2 (Lucknow) juntos brindan operaciones perfectas con redundancia.

16 IRIMS están actualmente operativos y están apoyando las operaciones de IRNSS. Se planean pocos más en Brunei, Indonesia, Australia, Rusia, Francia y Japón. Las cuatro estaciones del IRCDR llevan a cabo regularmente la determinación de la distancia CDMA para todos los satélites del IRNSS. Se ha establecido el IRNWT y proporciona la hora del sistema IRNSS con una precisión de 2 ns (2,0 × 10 s) (2 sigma) con respecto a UTC. El alcance por láser se está llevando a cabo con el apoyo de las estaciones ILRS de todo el mundo. El software de navegación está operativo en el INC desde el 1 de agosto de 2013. Todos los parámetros de navegación, como las efemérides de los satélites, las correcciones de reloj, los parámetros de integridad y los parámetros secundarios, como las correcciones de iono-delay, las compensaciones horarias con respecto a UTC y otros GNSS, almanaque, el mensaje de texto y los parámetros de orientación terrestre se generan y cargan en la nave espacial automáticamente. El IRDCN ha establecido enlaces terrestres y VSAT entre las estaciones terrestres. A partir de marzo de 2021, ISRO y JAXA están realizando experimentos de calibración y validación para la estación de referencia terrestre NavIC en Japón. ISRO también está en conversaciones con CNES para una estación de referencia terrestre NavIC en Francia.ISRO está planeando una estación terrestre NavIC en las Islas Cocos (Keeling) y está en conversaciones con la Agencia Espacial Australiana.

Señal

Las señales NavIC consistirán en un Servicio de Posicionamiento Estándar y un Servicio de Precisión. Ambos serán transportados en L5 (1176.45 MHz) y banda S (2492.028 MHz). La señal SPS será modulada por una señal BPSK de 1 MHz. El Servicio de Precisión utilizará BOC(5,2). Las señales de navegación en sí se transmitirían en la frecuencia de la banda S (2–4 GHz) y se transmitirían a través de una antena de matriz en fase para mantener la cobertura y la intensidad de la señal requeridas. Los satélites pesarían aproximadamente 1.330 kg (2.930 lb) y sus paneles solares generan 1.400 W.

Una interfaz de mensajería está integrada en el sistema NavIC. Esta característica permite que el centro de comando envíe advertencias a un área geográfica específica. Por ejemplo, se puede advertir a los pescadores que utilizan el sistema sobre un ciclón.

Exactitud

El sistema está diseñado para proporcionar una precisión de posición absoluta de más de 10 metros (33 pies) en toda la masa continental de la India y de más de 20 metros (66 pies) en el Océano Índico, así como en una región que se extiende aproximadamente 1500 km (930 millas) alrededor India. El Centro de Aplicaciones Espaciales en 2017 dijo que NavIC proporcionará un servicio de posicionamiento estándar a todos los usuarios con una precisión de posición de hasta 5 m. El GPS, en comparación, tiene una precisión de posición de 20 a 30 m.A diferencia del GPS, que depende solo de la banda L, NavIC tiene frecuencias duales (bandas S y L). Cuando una señal de baja frecuencia viaja a través de la atmósfera, su velocidad cambia debido a las perturbaciones atmosféricas. Los EE. UU. confían en un modelo atmosférico para evaluar el error de frecuencia, y tiene que actualizar este modelo de vez en cuando para evaluar el error exacto. En el caso de la India, el retraso real se evalúa midiendo la diferencia de retraso de las dos frecuencias (bandas S y L). Por lo tanto, NavIC no depende de ningún modelo para encontrar el error de frecuencia y es más preciso que el GPS.

Lista de satélites

La constelación consta de 7 satélites activos. Tres de los siete satélites en constelación están ubicados en órbita geoestacionaria (GEO) y cuatro en órbita geosincrónica inclinada (IGSO). Todos los satélites lanzados o propuestos para el sistema son los siguientes:

Satélites de la serie IRNSS

Satélite de la serie NVS

Falla del reloj

En 2017, se anunció que los tres relojes atómicos de rubidio suministrados por SpectraTime a bordo del IRNSS-1A habían fallado, lo que refleja fallas similares en la constelación de Galileo de la Unión Europea. La primera falla ocurrió en julio de 2016, seguida poco después por los otros dos relojes del IRNSS-1A. Esto hizo que el satélite dejara de funcionar y fuera necesario reemplazarlo. ISRO informó que había reemplazado los relojes atómicos en los dos satélites de reserva, IRNSS-1H e IRNSS-1I en junio de 2017. El lanzamiento posterior de IRNSS-1H, como reemplazo de IRNSS-1A, no tuvo éxito cuando la misión PSLV-C39 falló en 31 de agosto de 2017. El segundo satélite de reserva, IRNSS-1I, se puso en órbita con éxito el 12 de abril de 2018.

En julio de 2017, se informó que dos relojes más en el sistema de navegación también habían comenzado a mostrar signos de anomalía, lo que elevó el número total de relojes averiados a cinco. a 9 de los 24 en órbita.

Como medida de precaución para extender la vida operativa del satélite de navegación, ISRO está ejecutando solo un reloj atómico de rubidio en lugar de dos en los satélites restantes.

Futuros desarrollos

El Departamento del Espacio de la India en su 12º Plan Quinquenal (FYP) (2012-17) declaró aumentar la cantidad de satélites en la constelación de 7 a 11 para ampliar la cobertura. Estos cuatro satélites adicionales se fabricarán durante el 12º año fiscal y se lanzarán a principios del 13º año fiscal en una órbita geosíncrona de 42° de inclinación. Además, se inició el desarrollo de relojes atómicos fabricados en India calificados para el espacio, junto con una iniciativa de estudio y desarrollo para un reloj atómico completamente óptico (ultra estable para IRNSS y comunicación en el espacio profundo).

ISRO lanzará cinco satélites de próxima generación con nuevas cargas útiles y una vida útil extendida de 12 años. Cinco nuevos satélites a saber. NVS-01, NVS-02, NVS-03, NVS-04 y NVS-05 complementarán y aumentarán la actual constelación de satélites. Los nuevos satélites contarán con las bandas L5 y S e introducen una nueva señal civil interoperable en la banda L1 en la carga útil de navegación y utilizarán el estándar de frecuencia atómica de rubidio indio (iRAFS). Esta introducción de la nueva banda L1 ayudará a facilitar la proliferación de NavIC en dispositivos portátiles inteligentes y de IoT que cuentan con un sistema de navegación de bajo consumo. NVS-01 es un reemplazo del satélite IRNSS-1G y se lanzará en GSLV-Mk2 en 2022.

Sistema de navegación indio global (GINS)

El estudio y análisis del Sistema de Navegación Global de la India (GINS) se inició como parte de las iniciativas de tecnología y políticas en el 12º FYP (2012-17). Se supone que el sistema tiene una constelación de 24 satélites, ubicados a 24 000 km (14 913 millas) sobre la Tierra. A partir de 2013, se completó la presentación legal del espectro de frecuencias de las órbitas de los satélites GINS en el espacio internacional. Según el nuevo borrador de política de 2021, ISRO y el Departamento del Espacio (DoS) están trabajando para expandir la cobertura de NavIC de regional a global que será independiente de otros sistemas similares actualmente en funcionamiento, a saber, GPS, GLONASS, BeiDou y Galileo, mientras permanecen interoperables y gratuitos. para uso público mundial.