本文對印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)的最新進展進行了介紹,并將該系統(tǒng)與美國的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的“格洛納斯”系統(tǒng)、中國的“北斗”系統(tǒng)、歐洲的“伽利略”系統(tǒng)以及日本的“準天頂”系統(tǒng)進行了對比。作者建議,印度應(yīng)充分利用印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的“區(qū)域性特點”,運用“衛(wèi)星導航外交”與非洲、亞洲和大洋洲的各個國家進行有效接觸,另外還要通過系統(tǒng)性努力開拓新的市場,目的是利用科學成果來獲得地緣政治利益和經(jīng)濟利益。文章編譯如下:
印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Indian Regional Navigation Satellite System,IRNSS)有望在一年內(nèi)投入運行。2014年4月4日,印度空間研究組織(Indian Space Research Organization,ISRO)利用久經(jīng)考驗的極軌衛(wèi)星運載火箭(Polar Satellite Launch Vehicle,PSLV)成功發(fā)射了該系統(tǒng)的第2顆衛(wèi)星IRNSS-IB。這是極軌衛(wèi)星運載火箭的第25次成功發(fā)射。印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)將由7顆衛(wèi)星組成。不過,要使系統(tǒng)運轉(zhuǎn),有4顆衛(wèi)星在軌就足夠了。印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的首顆衛(wèi)星IRNSS-1A是在2013年7月份發(fā)射的。按照計劃,另外兩顆衛(wèi)星將在今年下半年發(fā)射,因此該系統(tǒng)有望在今年年底或明年年初投入運行。
目前,IRNSS-1B衛(wèi)星已被送入亞地球同步軌道(sub-GTO),幾天后將最終進入東經(jīng)55度對赤道斜角31度的圓形地球同步軌道。
印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)預計將提供兩種類型的服務(wù),即面向所有用戶提供的標準定位服務(wù)(Standard Positioning Service,SPS)和只向特定用戶提供的受限服務(wù)(Restricted Service,RS),后者是一種加密服務(wù)。印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的設(shè)計使用壽命約為10年。預計該系統(tǒng)將為印度國內(nèi)及邊境周圍1500公里范圍內(nèi)的用戶提供精確的定位信息服務(wù)。在主要服務(wù)區(qū)域內(nèi),印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的定位精度小于20米。該系統(tǒng)的首顆衛(wèi)星IRNSS-1A已經(jīng)發(fā)射入軌近十個月時間了,其性能經(jīng)檢驗是令人滿意的。不久后,印度空間研究組織將開始對IRNSS-1B衛(wèi)星進行在軌測試和性能評估。
近年來,隨著移動電話開始為用戶提供多種服務(wù),手持型導航系統(tǒng)已經(jīng)開始在印度國內(nèi)普及。未來幾年,預計印度國內(nèi)將對基于衛(wèi)星的導航工具會產(chǎn)生更大的需求。印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)將在車輛跟蹤,船只管理,陸地、航空和海上導航,移動電話集成以及災難管理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
在世界上,最廣為認知的衛(wèi)星導航系統(tǒng)是美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)。全球定位系統(tǒng)已經(jīng)有很長的歷史了,在1978年就投入了使用。不過,直到1994年,全球定位系統(tǒng)的服務(wù)才開始面向全球提供。目前,全球定位系統(tǒng)已經(jīng)是世界上使用最多的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。事實上,這些年來,GPS已經(jīng)成為了衛(wèi)星導航的代名詞。全球定位系統(tǒng)能夠在全球范圍內(nèi)提供實時的定位、導航和授時服務(wù)。盡管全球定位系統(tǒng)是免費向用戶提供服務(wù)的,但我們要記住該系統(tǒng)是在美國空軍的掌控之下的。全球定位系統(tǒng)最初是為軍事用途設(shè)計建造的,對美國的安全體系發(fā)揮著重要的戰(zhàn)略作用。該系統(tǒng)擁有31顆運行在距地面約20200公里高度的中地球軌道業(yè)務(wù)衛(wèi)星,每顆衛(wèi)星每天繞地球飛行2圈。
前蘇聯(lián)進入衛(wèi)星導航領(lǐng)域的時間要比美國晚得多。俄羅斯的衛(wèi)星導航系統(tǒng)被稱為“格洛納斯”(GLONASS)系統(tǒng),該系統(tǒng)于1995年投入運行。不過,由于資金方面的問題,該系統(tǒng)在很多年里只能實現(xiàn)部分功能,不能提供全球覆蓋。從2011年開始,俄羅斯當局使“格洛納斯”系統(tǒng)恢復了全功能運行狀態(tài)。目前,歐盟和歐洲航天局(European Space Agency,ESA)正在建設(shè)“伽利略”導航系統(tǒng)(Galileo),該系統(tǒng)由約30顆衛(wèi)星組成,預計在2020年前完成建設(shè)并投入運行。“伽利略”項目經(jīng)歷了很長一段時間的延遲,目前僅有4顆衛(wèi)星發(fā)射升空,預計該系統(tǒng)最終會按照設(shè)想發(fā)展。
中國在衛(wèi)星導航領(lǐng)域的進展令人印象深刻。中國一開始建造了基于3顆衛(wèi)星的“北斗”導航衛(wèi)星系統(tǒng)。該系統(tǒng)的第一顆衛(wèi)星于2000年10月30日發(fā)射升空,系統(tǒng)于2003年投入運行。2007年,中國又發(fā)射了第四顆衛(wèi)星。“北斗”系統(tǒng)的預期定位精度為10米。中國的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)目前正在建造,該系統(tǒng)被稱為“北斗二號”,由35顆衛(wèi)星組成(其中有5顆運行在地球同步軌道,另外30顆運行在中地球軌道)。目前,這些衛(wèi)星中的一半多已經(jīng)發(fā)射升空了。從2012年12月起,“北斗二號”衛(wèi)星導航系統(tǒng)開始向亞太地區(qū)提供服務(wù)。預計整個系統(tǒng)將在2020年之前投入運行。
印度目前建造的衛(wèi)星導航系統(tǒng)與其他全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的配置都不相同。印度對衛(wèi)星導航系統(tǒng)的需求是區(qū)域性的,因此目前的投資僅用于開發(fā)由7顆衛(wèi)星組成的區(qū)域性系統(tǒng)。一般而言,導航衛(wèi)星都會定位在中地球軌道。然而,印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)中的4顆衛(wèi)星會定位在傾斜地球同步軌道(IRNSS-1A衛(wèi)星和IRNSS-1B衛(wèi)星已經(jīng)在這種軌道上了),其余3顆會定位在地球同步軌道。
日本也在建造區(qū)域性衛(wèi)星導航系統(tǒng)。一開始,日本計劃中的“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)(Quasi-Zenith Satellite System,QZSS)是一個由3顆衛(wèi)星組成的區(qū)域性系統(tǒng)。不過,在2013年3月,日本決定為該系統(tǒng)發(fā)射4顆衛(wèi)星,并將建造由7顆衛(wèi)星組成的星座作為了未來目標。預計“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)會在2017年之前投入運營。
不管是現(xiàn)在還是將來,衛(wèi)星導航市場都會為人們提供大量機會。市場的增長還會為企業(yè)提供重要的機會來為衛(wèi)星定位和導航市場開發(fā)新的、富有創(chuàng)造性的增值應(yīng)用。根據(jù)一些衛(wèi)星導航市場報告和專家的估計,未來十年,全球?qū)πl(wèi)星導航系統(tǒng)的使用預計將大幅增長。據(jù)預測,到2022年,衛(wèi)星導航市場的規(guī)模將增長到每年2500億歐元。核心營收有望在2019年達到1000億歐元。不久的將來,智能手機的新功能、集成技術(shù)以及基于多軟件的應(yīng)用將使衛(wèi)星導航市場發(fā)生徹底變革。
總之,功能齊全的印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)將有助于印度減少對全球定位系統(tǒng)和(或)“格洛納斯”系統(tǒng)的依賴。這些年來,全球定位系統(tǒng)一直在為全球用戶提供劣化信號(定位精度為36米)。這種劣化信號對軍隊來說毫無用處。在不久的將來,擁有印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)之后,印度將能充分滿足自己的戰(zhàn)略需求。
要使印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號用于商業(yè)用途,各種設(shè)備制造商就需要使其產(chǎn)品能夠處理這種信號。值得一提的是,亞太地區(qū)的一些設(shè)備制造商的產(chǎn)品都提供了啟用“北斗”服務(wù)的模式。幸運的是,市場上的一些設(shè)備(比如各種手機和接收機)能夠處理包括印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號在內(nèi)的所有類型的信號。從技術(shù)方面說,印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)有望提供更好的信號,即使民用信號也是如此。印度空間研究組織宣稱,IRNSS-1B衛(wèi)星擁有兩種類型的載荷,即導航載荷和測距載荷。IRNSS-1B衛(wèi)星的導航載荷工作在L5波段和S波段,而其他全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)則工作在L1波段和L2波段,這些系統(tǒng)無法糾正因電離層特性變化產(chǎn)生的信號錯誤。IRNSS-1B衛(wèi)星的測距載荷內(nèi)含C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器,用于測定衛(wèi)星與地面的距離。
印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的獨特之處在于該系統(tǒng)的衛(wèi)星運行在地球同步軌道而不是中地球軌道。不過,這種對國際慣常做法的偏離也帶來了一些挑戰(zhàn)。以前人們從來沒有在衛(wèi)星導航系統(tǒng)中使用過S波段,有些專家認為,使用S波段會為接收機天線的微型化帶來困難。另外,由于印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星定位在了更高的軌道上,因此會對系統(tǒng)提供精確的室內(nèi)服務(wù)造成限制。
對印度而言,發(fā)展自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)是民用、商用和戰(zhàn)略用途的需要。若干年前,印度曾同意向歐洲航天局的“伽利略”項目投入巨資。然而,印度最后卻被迫決定退出了該項目,因為印度無法獲得將此系統(tǒng)用于軍事用途的權(quán)利。這樣一來,除了宣布自己開發(fā)衛(wèi)星導航系統(tǒng)(2006年左右)之外,印度就別無選擇了。需要重點強調(diào)的是,中國已經(jīng)承諾“北斗”會為巴基斯坦提供“軍用質(zhì)量的”信號。
印度需要充分利用印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的“區(qū)域性特點”。除印度國內(nèi)外,該系統(tǒng)還能為印度周邊很大范圍內(nèi)的區(qū)域提供精確服務(wù)。印度可以運用“衛(wèi)星導航外交”與非洲、亞洲和大洋洲的各個國家進行有效接觸。另外,通過系統(tǒng)性努力開拓新市場也是非常重要的??傊《刃枰眠@些科學成果來獲得地緣政治利益和經(jīng)濟利益。
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