El sistema de satélites Quasi-Zenith ( QZSS ), también conocido como Michibiki (みちびき) , es un sistema de navegación por satélite regional de cuatro satélites y un sistema de aumento basado en satélites desarrollado por el gobierno japonés para mejorar el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) operado por los Estados Unidos en las regiones de Asia y Oceanía , con un enfoque en Japón. [1] El objetivo de QZSS es proporcionar servicios de posicionamiento altamente precisos y estables en la región de Asia y Oceanía, compatibles con GPS. [2] Los servicios QZSS de cuatro satélites estuvieron disponibles a modo de prueba a partir del 12 de enero de 2018, [3] y comenzaron oficialmente el 1 de noviembre de 2018. [4] Se planea un sistema de navegación por satélite independiente del GPS para 2023 con siete satélites. [5] [6] En mayo de 2023 se anunció que el sistema se expandiría a once satélites. [7]
En 2002, el gobierno japonés autorizó el desarrollo de QZSS, como un sistema de transferencia de tiempo regional de tres satélites y un sistema de aumento basado en satélites para el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) operado por los Estados Unidos que se recibiría dentro de Japón. Se adjudicó un contrato a Advanced Space Business Corporation (ASBC), que comenzó el trabajo de desarrollo del concepto, y a Mitsubishi Electric , Hitachi y GNSS Technologies Inc. Sin embargo, ASBC colapsó en 2007, y el trabajo fue asumido por el Centro de Investigación y Aplicación de Posicionamiento Satelital (SPAC), que es propiedad de cuatro departamentos gubernamentales japoneses: el Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología , el Ministerio de Asuntos Internos y Comunicaciones , el Ministerio de Economía, Comercio e Industria , y el Ministerio de Tierra, Infraestructura, Transporte y Turismo . [8]
El primer satélite, "Michibiki", fue lanzado el 11 de septiembre de 2010. [9] Se esperaba que estuviera en pleno estado operativo para 2013. [10] [11] En marzo de 2013, la Oficina del Gabinete de Japón anunció la expansión del QZSS de tres satélites a cuatro. El contrato de 526 millones de dólares con Mitsubishi Electric para la construcción de tres satélites estaba programado para su lanzamiento antes de finales de 2017. [12] El tercer satélite se puso en órbita el 19 de agosto de 2017, [13] y el cuarto se lanzó el 10 de octubre de 2017. [14] El sistema básico de cuatro satélites se anunció como operativo el 1 de noviembre de 2018. [4]
A partir de 2024 [actualizar], se está considerando una configuración de once satélites, que proporcionaría redundancia en caso de falla de un solo satélite. [15]
El QZSS utiliza un satélite geoestacionario y tres satélites en órbitas geoestacionarias , ligeramente elípticas y muy inclinadas , de tipo tundra . Cada órbita está separada 120° de las otras dos. Debido a esta inclinación, no son geoestacionarios; no permanecen en el mismo lugar en el cielo. En cambio, sus trazas terrestres son patrones asimétricos en forma de 8 ( analemas ), diseñados para garantizar que uno esté casi directamente sobre Japón (a una elevación de 60° o más) en todo momento.
Los elementos orbitales nominales son:
La constelación planificada de siete satélites consta de cuatro satélites de órbita cuasi cenital (QZO), dos satélites geoestacionarios (GEO) y un satélite de órbita cuasi geoestacionaria (ligera inclinación y excentricidad). [17]
El objetivo principal de QZSS es aumentar la disponibilidad del GPS en los numerosos cañones urbanos de Japón , donde solo se pueden ver satélites a gran altura. Una función secundaria es la mejora del rendimiento, aumentando la precisión y la fiabilidad de las soluciones de navegación derivadas del GPS. Los satélites Quasi-Zenith transmiten señales compatibles con la señal GPS L1C/A, así como con las señales GPS L1C, L2C y L5 modernizadas. Esto minimiza los cambios en los receptores GPS existentes. En comparación con el GPS independiente, el sistema combinado GPS más QZSS ofrece un rendimiento de posicionamiento mejorado a través de datos de corrección de alcance proporcionados a través de la transmisión de señales de mejora del rendimiento de clase submétrica L1-SAIF y LEX desde QZSS. También mejora la fiabilidad mediante el seguimiento de fallos y las notificaciones de datos de estado del sistema. QZSS también proporciona otros datos de apoyo a los usuarios para mejorar la adquisición de satélites GPS. Según su plan original, QZSS iba a llevar dos tipos de relojes atómicos espaciales : un máser de hidrógeno y un reloj atómico de rubidio (Rb). El desarrollo de un máser pasivo de hidrógeno para el QZSS se abandonó en 2006. La señal de posicionamiento se generará mediante un reloj Rb y se empleará una arquitectura similar al sistema de cronometraje GPS. El QZSS también podrá utilizar un esquema de transferencia de frecuencia y tiempo por satélite bidireccional (TWSTFT), que se empleará para obtener conocimientos fundamentales sobre el comportamiento de los estándares atómicos de los satélites en el espacio, así como para otros fines de investigación.
El QZSS ofrece las siguientes clases de servicio público: [23]
Las demás clases de servicios no están disponibles públicamente:
Aunque el sistema de cronometraje QZSS de primera generación (TKS) se basará en el reloj Rb, los primeros satélites QZSS llevarán un prototipo básico de un sistema experimental de sincronización con reloj de cristal. Durante la primera mitad de la fase de prueba en órbita, de dos años de duración, se realizarán pruebas preliminares para investigar la viabilidad de la tecnología sin reloj atómico que podría emplearse en el QZSS de segunda generación.
La tecnología QZSS TKS mencionada es un novedoso sistema de cronometraje por satélite que no requiere relojes atómicos a bordo como los que utilizan los sistemas de navegación por satélite existentes, como BeiDou , Galileo , el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), GLONASS o el sistema NavIC . Este concepto se diferencia por el empleo de un marco de sincronización combinado con relojes a bordo ligeros y orientables que actúan como transpondedores que retransmiten de forma remota la hora precisa proporcionada por la red de sincronización horaria ubicada en tierra. Esto permite que el sistema funcione de forma óptima cuando los satélites están en contacto directo con la estación terrestre, lo que lo hace adecuado para un sistema como el QZSS japonés. La baja masa del satélite y el bajo coste de fabricación y lanzamiento del satélite son ventajas significativas de este sistema. Se estudió y publicó un esquema de este concepto, así como dos posibles implementaciones de la red de sincronización horaria para QZSS, en Método de sincronización remota para el sistema satelital Quasi-Zenith [25] y Método de sincronización remota para el sistema satelital Quasi-Zenith: estudio de un nuevo sistema de cronometraje satelital que no requiere relojes atómicos a bordo . [26] [ se necesita una fuente no primaria ]
El laboratorio está trabajando con la Secretaría Nacional de Política Espacial de Japón y Mitsubishi Electric Company para integrar sensores de última generación en los satélites más nuevos de la constelación QZSS, QZS-6 y QZS-7, cuyo lanzamiento está previsto para 2023 y 2024, respectivamente.
