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 operado por los Estados Unidos ( GPS) en las regiones de Asia y Oceanía , con especial atención en Japón. [1] El objetivo de QZSS es proporcionar servicios de posicionamiento estables y de alta precisión en la región de Asia-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] Está previsto para 2023 un sistema de navegación por satélite independiente del GPS 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 regional de transferencia de tiempo 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 puede recibir dentro de Japón. Se otorgó 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 Satellite Positioning Research and Application. Center (SPAC), que es propiedad de cuatro departamentos del gobierno japonés: el Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología , el Ministerio del Interior y Comunicaciones , el Ministerio de Economía, Comercio e Industria , y el Ministerio de Tierras. Infraestructuras, Transportes y Turismo . [8]
El primer satélite "Michibiki" se lanzó el 11 de septiembre de 2010. [9] Se esperaba que estuviera en pleno funcionamiento 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 previsto 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. 2017. [14] El sistema básico de cuatro satélites se anunció como operativo el 1 de noviembre de 2018. [4]
QZSS utiliza un satélite geoestacionario y tres satélites en órbitas geosincrónicas , ligeramente elípticas y muy inclinadas de tipo tundra . Cada órbita está separada de las otras dos por 120°. Por esta inclinación, no son geoestacionarios; no permanecen en el mismo lugar del cielo. En cambio, sus huellas en el suelo son patrones asimétricos en forma de 8 ( analemmas ), diseñados para garantizar que uno esté casi directamente sobre su cabeza (elevación 60° o más) sobre Japón en todo momento.
Los elementos orbitales nominales son:
La constelación de siete satélites planificada consta de cuatro satélites de órbita cuasi-cenital (QZO), dos satélites geoestacionarios (GEO) y un satélite de órbita cuasi-geoestacionaria (ligera inclinación y excentricidad). [dieciséis]
El objetivo principal de QZSS es aumentar la disponibilidad de GPS en los numerosos cañones urbanos de Japón , donde sólo se pueden ver satélites a muy gran altura. Una función secundaria es la mejora del rendimiento, aumentando la precisión y confiabilidad 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 de rendimiento de clase submétrica L1-SAIF y LEX desde QZSS. También mejora la confiabilidad mediante el monitoreo de fallas y notificaciones de datos de estado del sistema. QZSS también proporciona otros datos de soporte a los usuarios para mejorar la adquisición de satélites GPS. Según su plan original, el QZSS debía transportar 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 QZSS se abandonó en 2006. La señal de posicionamiento será generada por un reloj Rb y se empleará una arquitectura similar al sistema de cronometraje GPS. QZSS también podrá utilizar un esquema de transferencia bidireccional de tiempo y frecuencia por satélite (TWSTFT), que se empleará para adquirir conocimientos fundamentales sobre el comportamiento estándar atómico de los satélites en el espacio, así como para otros fines de investigación.
El QZSS ofrece las siguientes clases de servicio público: [22]
Las otras clases de servicio no están disponibles públicamente:
Aunque el sistema de cronometraje QZSS (TKS) de primera generación se basará en el reloj Rb, los primeros satélites QZSS llevarán un prototipo básico de un sistema experimental de sincronización de reloj de cristal. Durante la primera mitad de la fase de prueba en órbita de dos años, las pruebas preliminares investigarán 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 sistema de sincronización combinado con relojes ligeros y orientables a bordo que actúan como transpondedores que retransmiten la hora precisa de forma remota proporcionada por la red de sincronización horaria situada en tierra. Esto permite que el sistema funcione de manera 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 de satélites son ventajas importantes de este sistema. Se estudió y publicó un resumen de este concepto, así como dos posibles implementaciones de la red de sincronización horaria para QZSS, en Remote Synchronization Method for the Quasi-Zenith Satellite System [24] y Remote Synchronization Method for the Quasi-Zenith Satellite System: estudio de un novedoso sistema de cronometraje por satélite que no requiere relojes atómicos a bordo . [25] [ se necesita fuente no primaria ]
El laboratorio está trabajando con la Secretaría de Política Espacial Nacional 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.
