袁兆紅　王子剛

編者按：5月20日前后，因特網(wǎng)上紛紛出現(xiàn)有關(guān)“美國GPS將在2010年癱瘓”的報道。GPS始建于20世紀(jì)70年代，該系統(tǒng)于1993年達到初始工作能力；1995年達到全運行工作能力，是目前符合國際民航組織(ICAO)標(biāo)準(zhǔn)的三大主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：美國的GPS、俄羅斯的GLONASS和歐洲正在建設(shè)中的“伽利略”(Gallieo)系統(tǒng)中惟一一個能夠?qū)崿F(xiàn)全球性、全方位、全天候、高精度、快速實時的三維導(dǎo)航、定位、測速和授時功能的系統(tǒng)，在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中占據(jù)壟斷地位。GPS一旦出現(xiàn)問題，不但會對美軍及其盟軍作戰(zhàn)，還將對世界范圍內(nèi)的商業(yè)應(yīng)用產(chǎn)生重大影響。那么，此報道源自何處?是危言聳聽，還是確有其事?對此，筆者專門找出了原文出處，并對其進行了分析和總結(jié)。

2009年5月7日，美國政府問責(zé)辦公室(GAO)在關(guān)于GPS(全球定位系統(tǒng))“能否避免中斷服務(wù)”問題而舉行的聽證會中公布了一份報告，報告指出，不能確定美國空軍是否能及時采購到新的衛(wèi)星，保持現(xiàn)有的GPS服務(wù)不會中斷。否則，計劃延期和成本超支將使整個系統(tǒng)瀕臨崩潰。此言一出，立刻引起了包括GPS使用者在內(nèi)的世界范圍的廣泛關(guān)注。人們普遍擔(dān)心如果GPS的精確性和可靠性不能保證，不但會對美軍的全球快速投送、空中加油，遠程作戰(zhàn)，精確打擊能力等造成嚴(yán)重影響，還將對民用航空，測繪、土木工程，空間科學(xué)、地球動力學(xué)，環(huán)境與氣象科學(xué)、精細農(nóng)業(yè)，動物保護、旅游休閑等民用領(lǐng)域造成影響。

GAO及其職能

美國政府問責(zé)辦公室的英文全稱為“Gover-nment Accountability Office”，其工作內(nèi)容涉及到對國，內(nèi)外政府項目的評估、政策分析，財務(wù)審計等。其工作目標(biāo)是檢查政府某些工作的實施效果，對于有些可能出現(xiàn)的具有全國性影響的重大問題，在尚未形成危機之前，向政府和公眾提出警示。因此，GAO的首要任務(wù)是提高聯(lián)邦政府的績效，確保聯(lián)邦政府對議會和美國公眾盡到責(zé)任。

GAO的研究成果以報告形式體現(xiàn)，其報告不僅反映聯(lián)邦資金是否恰當(dāng)使用，還包括聯(lián)邦項目和政策是否達到了預(yù)期目標(biāo)，滿足了社會需要等。GAO的特點在于它的獨立性和權(quán)威性，所提供的研究成果不受任何黨派和團體左右，影響巨大。此次對GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的評估是GAO的例行工作。

審查GPS的目的

GAO在其報告中對為什么要對GPS進行審查評估，給出了解釋：“GPS系統(tǒng)用于為全球用戶提供導(dǎo)航、定位和授時，現(xiàn)已成為美國國家安全的基礎(chǔ)設(shè)施和國內(nèi)外公共與商業(yè)應(yīng)用的重要工具……在GPS現(xiàn)代化建設(shè)進程中，GAO應(yīng)對GPS的整體情況進行評價?！薄懊绹辉试SGPS出現(xiàn)故障，GPS要始終保持領(lǐng)先地位?！贝舜蜧AO就GPS衛(wèi)星采購、與GPS星座息息相關(guān)的地面和用戶設(shè)備、聯(lián)邦機構(gòu)與其他組織機構(gòu)間的協(xié)調(diào)等情況進行了分析評價，并形成了題為：《GPS：在保持和提升其廣泛使用能力中所面臨的巨大挑戰(zhàn)》的研究報告。

發(fā)現(xiàn)的問題

雖然GPS現(xiàn)在被廣泛用于民用，但GPS最初是為軍事目的而開發(fā)的，現(xiàn)在也仍歸美國空軍管理。美國空軍的任務(wù)是要保持GPS星座中有24顆工作衛(wèi)星在運行，確保在任何時間在地球上任一點的上空都至少有4顆衛(wèi)星在工作。GAO在其報告中指出，目前GPS星座有不同批次的30多穎工作衛(wèi)星在軌，近期星座保持至少24顆衛(wèi)星的概率可達到95％以上，但是預(yù)計未來幾年，星座中的一些衛(wèi)星壽命將要到期，退出服役，GPS星座如果做不到及時發(fā)星補網(wǎng)，那么，星座數(shù)量就有可能減少。根據(jù)GPS衛(wèi)星現(xiàn)狀和2009年3月最新衛(wèi)星發(fā)射計劃，預(yù)計到2010年，星座24顆工作衛(wèi)星維持概率將低于95％，這種情況將持續(xù)到2014年底，期間，有一個階段甚至降至80％。對此，GAO還專門給出了2008—2023年問保持滿足全工作能力的24顆衛(wèi)星概率圖。

這30多顆在軌工作的GPS衛(wèi)星主要是第二代的GPSIIA、GPSIIR和GPSllR—M系列；GPS衛(wèi)星星座組成及發(fā)展情況下表。最后兩顆等待發(fā)射的GPSIIR—M現(xiàn)代化衛(wèi)星中，有一顆預(yù)計能在2009年8月升空，那么GPS今后建設(shè)的重點是GPSIIF和GPSIII的研發(fā)。這次GAO就將研究重點放在尚未發(fā)射的GPSIIF和正在研發(fā)的GPSIII項目上。此外，在對地面設(shè)備的審查中，GAO也發(fā)現(xiàn)了一些問題。

GPSIIF

GPSIIF項目拖延。在GPSIIF衛(wèi)星的研發(fā)過程中，出現(xiàn)了發(fā)射延期和預(yù)算超支的狀況。承包商波音公司稱，發(fā)射延期是由必要的設(shè)計改變引起的。雖然主要工作現(xiàn)已完成，但首顆IIF衛(wèi)星預(yù)計還要拖到2009年11月發(fā)射，這比原計劃推后了三年。GAO認為，GPSIIF衛(wèi)星的延期發(fā)射是幾年后GPS星座中衛(wèi)星的更新速度可能跟不上衛(wèi)星退役的速度的主要原因之一。

GPSIII

GPSIII的建設(shè)現(xiàn)狀不容樂觀。GAO稱，主要的風(fēng)險還來自于下一代GPSIIIA衛(wèi)星，雖然洛克希德馬·丁公司正在加緊建造該衛(wèi)星系列，但是GPSIIIA也推遲了類似的時間。目前GPSIIIA衛(wèi)星的首發(fā)時間預(yù)計改到2014年。

GAO認為GPSIIIA未能按期交付的主要原因有三：其一，計劃起步晚。該計劃原定2007年8月開始，但2008年5月美軍才正式將GPSIIIA合同正式授予洛克希德·馬丁公司，致使首顆衛(wèi)星發(fā)射計劃拖延。其二，研制周期短。此次從合同授出到所要求第一顆衛(wèi)星的發(fā)射時間比其他重點空間項目都要短，使研發(fā)人員面臨時間緊、任務(wù)重的挑戰(zhàn)。其三，不是簡單的重復(fù)性工作。盡管開發(fā)商先前有開發(fā)GPS的經(jīng)驗，但空軍要求開發(fā)商要研發(fā)更大的衛(wèi)星平臺，以便滿足另外的建設(shè)需求，同時要把新的軍用信號功率增加10倍，因此，GPSIIIA不是簡單的對GPSIIF的復(fù)制。

地面設(shè)備

地面設(shè)備與空間衛(wèi)星發(fā)展不同步。為了使GPS效益最大化，地面設(shè)備，用戶設(shè)備與空間衛(wèi)星的交付及能力的形成應(yīng)當(dāng)同步。GAO審查發(fā)現(xiàn)，由于分散管理致使在GPS建造過程中存在著地面設(shè)備、用戶設(shè)備與空間衛(wèi)星的建設(shè)不同步，有重衛(wèi)星，輕地面的現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，空間衛(wèi)星有時往往先于地面設(shè)備數(shù)年，這使用戶沒能及時享用新衛(wèi)星所帶來的優(yōu)勢。GAO在報告中指出，能播發(fā)第二個民用信號的GPSIIR—M衛(wèi)星發(fā)射于2005年，但遺憾的是，能夠運行第二個民用信號的地面設(shè)備卻要等到2012或2013年才能使用，使衛(wèi)星整體能力的形成足足滯后了7—8年。

造成問題的原因

在應(yīng)對歐洲“伽利略”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的興建和俄羅斯GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)快速復(fù)蘇挑戰(zhàn)的過程中，美國的目的非常明確：要確保GPS的先進性。其實，美國早在1999年就啟動了“GPS現(xiàn)代化”計

劃，GAO在報告中不但指出了GPS現(xiàn)代化建設(shè)升級改造過程中存在的問題，還指出了造成問題的原因，歸納起來主要有以下幾點。

其一，技術(shù)難題和成本超支。造成GPS[IF計劃拖延的重要原因之一是由于技術(shù)問題。如去年，在熱真空測試階段，用于向用戶發(fā)射導(dǎo)航信息的發(fā)生器出現(xiàn)故障，致使測試終止，開發(fā)商不得不停下來查找原因解決問題。此外，還有推進劑油管溫度控制、定位反作用裝置等方面的問題。解決這些技術(shù)問題不但要花費時間，同時還加大了成本。如衛(wèi)星用于精確控制姿態(tài)的反作用裝置在其他在軌衛(wèi)星中曾出現(xiàn)過故障，這次需要重新設(shè)計，僅此一項就為項目增加了1000萬美元的成本。以上這些因素，使GPSIIF項目成本從原來預(yù)計的7.29億美元上升至8.7億美元，首顆_GPSII衛(wèi)星的發(fā)射時間比原計劃拖延了3年。

其二，多頭管理?，F(xiàn)在的GPS領(lǐng)導(dǎo)部門包括美國防部長辦公室、聯(lián)合參謀部、空軍等多家組織和機構(gòu)。這使得GPS項目的領(lǐng)導(dǎo)工作分散，職責(zé)有時混亂。

其三，需求改變。為了滿足競爭需要，應(yīng)對挑戰(zhàn)，在GPS發(fā)展中出現(xiàn)過大的需求改變。如，在GPSIIF研發(fā)工程中，美空軍不斷增加需求，如提出要加速將軍民信號分開的需求。新需求導(dǎo)致技術(shù)難度加大，必然使項目拖延。此外，還包括制造商兼并改組等客觀原因。針對上述情況，GAO在報告中特別提出建議，希望國防部長能指定一個惟一機構(gòu)監(jiān)督檢查包括空間、地面和用戶設(shè)備在內(nèi)的整個GPS系統(tǒng)，并使GPS空間、地面和用戶設(shè)備同步協(xié)調(diào)發(fā)展。

結(jié)語

美國不會讓GPS癱瘓!因為美國對于GPS發(fā)展戰(zhàn)略的基本思路早已非常明確：確保其軍事使用的優(yōu)先權(quán)及其在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域中的核心地位；同時又決不放棄任何從巨大的民用市場中獲得經(jīng)濟和政治利益的可能性。作為一個發(fā)展歷史長，現(xiàn)代化建設(shè)任務(wù)重、競爭壓力大的巨大工程，一路走來，沒能順風(fēng)順?biāo)?，也是正常的。對于GAO的這份報告，美空軍表示，他們會積極準(zhǔn)備，努力尋求解決問題的辦法，力爭把風(fēng)險降至最低。具體的舉措包括：延長現(xiàn)役衛(wèi)星的使用壽命；關(guān)閉衛(wèi)星的其他功能；重新激活一些老衛(wèi)星；發(fā)射小衛(wèi)星：采取羅蘭系統(tǒng)備份等其他選擇方案解決問題。雖然世界各地關(guān)于GPS即將癱瘓的報道是斷章取義，夸大事實，但它也為我們在經(jīng)費投資大、管理機構(gòu)眾多、研制周期長的重大科研項目的研發(fā)與管理上提供了警示與借鑒。