美國國防部高級研究計劃局近期的目標是研發(fā)出一種只有1美分硬幣大小的超小型導航晶片,該導航晶片不僅能夠提供3分鐘左右的精確定位、導航服務,而且其生產(chǎn)成本還將嚴格控制在1000美元以內。
拿破侖曾經(jīng)在滑鐵盧發(fā)出“如何看透山那邊迷霧”的悲嘆。200年后,各軍事大國依然希望能夠看透“迷霧”,而導航設備,就是解決這個問題的一個關鍵手段。
現(xiàn)在,導航設備已成為車輛、艦船、飛機、導彈以及太空飛行器上必不可少的組成,它們?yōu)楦鞣N軍民需求提供了方向和路徑,然而,無論是衛(wèi)星導航還是慣性導航系統(tǒng),都存在不少缺陷,因此,新的技術革命再度風起云涌。
衛(wèi)星導航系統(tǒng)有重大缺陷
現(xiàn)代導航系統(tǒng)種類不少,主要有衛(wèi)星導航系統(tǒng)、慣性導航系統(tǒng)、天文導航系統(tǒng)、多普勒導航系統(tǒng)、無線電導航系統(tǒng)、地磁導航系統(tǒng)、地形場導航系統(tǒng)、視覺導航系統(tǒng)等。其中,最著名、應用最廣的是美國的GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
GPS導航的基本原理是通過衛(wèi)星信號來確定位置,但是,它也有重大缺陷——信號很容易被干擾或切斷。
2003年伊拉克戰(zhàn)爭時,伊軍曾使用功率僅為4瓦的俄羅斯生產(chǎn)的干擾裝置,對通過GPS進行定位的美軍聯(lián)合制導攻擊武器進行了電波干擾,導致美軍誤炸了巴格達市場,造成大量平民死傷。
2011年12月,伊朗專家利用GPS導航系統(tǒng)的薄弱之處,重新設定了美國RQ-170“哨兵”無人機的GPS坐標,再通過噪音干擾通訊的方法,迫使這架飛機進入自動駕駛狀態(tài),生生讓它變成了“無頭蒼蠅”。伊朗專家稱,“通過電子對抗技術,讓這架無人機降落在了我們想讓它降落的地方。”運用此項技術,伊朗先后俘獲4架以色列無人機和3架美國無人機。
2012年5月,韓國《中央日報》報道說,朝鮮從4月底開始對韓國方向的衛(wèi)星定位系統(tǒng)進行干擾,已影響韓國境內各國飛機的航行,甚至連駐日美軍的作戰(zhàn)飛機也未能幸免。
GPS信號不僅易被干擾,還容易丟失或被切斷。在地下和水下等空間,設備無法接收到GPS信號。美國更擔心的是,一些國家已掌握反衛(wèi)星技術,可以硬殺傷太空中的導航衛(wèi)星,倘若如此,美軍作戰(zhàn)部隊及武器裝備將會徹底“失明”。
擺脫對GPS的依賴
如今,互聯(lián)網(wǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)教人如何在數(shù)百米范圍內干擾GPS信號的方法,人們甚至可以在互聯(lián)網(wǎng)上買到GPS干擾機。這從一個側面證明了衛(wèi)星導航系統(tǒng)面臨著巨大威脅。鑒此,美歐等西方國家決心大力研發(fā)更小巧、更精確、抗干擾性更強的導航系統(tǒng)。
據(jù)中國國防科技信息網(wǎng)報道,美國國防部高級研究計劃局正在同時開展5個項目的研究,全部或部分聚焦于定位授時導航技術的開發(fā),以使軍事人員和設備擺脫對GPS的依賴。
美國《防務新聞》網(wǎng)站稱,其中一種新型導航定位設備通過集成在微型芯片上的三個原子陀螺儀、加速器和原子鐘,利用牛頓運動定律自動計算出載體平臺的瞬時速度、位置信息并為運載體提供精確的授時服務。美國國防部高級研究計劃局近期的目標是研發(fā)出一種只有1美分硬幣大小的超小型導航晶片,該導航晶片不僅能夠提供3分鐘左右(據(jù)稱,美軍現(xiàn)役70%的導彈需要定位導航系統(tǒng)制導飛行的總時間不會超過3分鐘)的精確定位、導航服務,而且其生產(chǎn)成本還將嚴格控制在1000美元以內。
英國國防部也正在研發(fā)一種“量子羅盤”,該技術最大的特點是運用超冷原子技術,準確感知地球磁場和重力場的變化,從而換算出精確的位置信息。
英國航太系統(tǒng)公司高級技術中心還正在研究一種“借助機會信號導航”(Navsop)技術,Navsop能夠利用幾百個已有信號進行準確定位,這些信號包括Wi-Fi信號、電視信號、無線電信號、手機信號、無線通訊發(fā)射器信號以及空中交通管制信號。Navsop最大的優(yōu)勢在于使它發(fā)揮功效的基礎設備已經(jīng)是現(xiàn)成的了,不用花費巨資搭建發(fā)射機網(wǎng)絡。
或引發(fā)武器裝備淘汰潮
目前,美軍在研發(fā)新一代微型慣性導航系統(tǒng)上還面臨著兩大技術難題。
一是該導航系統(tǒng)能自主進行精確引導的時間過短。美國國防部高級研究計劃局項目經(jīng)理安德瑞·席克爾曾說,微型慣性導航系統(tǒng)現(xiàn)階段只能提供約20秒的高精度定位與導航服務,因此現(xiàn)在它只能作為GPS的備份與補充,無法成為GPS的有效替代品。
其次,微型慣性導航系統(tǒng)終端設備的成本遠比GPS終端設備高,把一套價值100萬美元的微型慣性導航系統(tǒng)安裝在一枚僅值100萬美元的導彈上顯然不合適。
但是安德瑞·席克爾對具備體積小、成本低、精度高、不依賴外界信息、向外界輻射能量少、抗干擾能力極強、隱蔽性好等特點的新一代導航系統(tǒng)充滿信心。他認為,就像30年前人們沒有預想到GPS會發(fā)展到目前的程度一樣,在未來20年新一代導航系統(tǒng)的發(fā)展也將是無可限量的。
如果新一代導航系統(tǒng)研制成功,那么花費了百億美元、由20~30顆衛(wèi)星組成的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)很可能變成“雞肋”,那些依靠GPS定位的武器裝備也將大量淘汰。這樣的場景在人類軍事史上已屢見不鮮。
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