崔曉火 彭 輝

在美國(guó)人發(fā)射首顆全球定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星32年后，由中國(guó)人建造的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)終于來(lái)到了啟動(dòng)的前夜。

然而，北斗系統(tǒng)面對(duì)的卻是一個(gè)逐漸擁擠的軌道空間，這里遵從的是先來(lái)后到、對(duì)號(hào)入座的游戲規(guī)則，簡(jiǎn)單的叢林法則并不能為國(guó)際成員搶奪更多的軌道資源。面對(duì)人類共有的外太空資源，兼容、互通的軌道頻率才是實(shí)現(xiàn)全球?qū)Ш秸嬲裏o(wú)盲區(qū)的解決之道。

人造星座

距離我們頭頂上空約2萬(wàn)公里的中地球軌道，密布著源自多國(guó)的人造星座。

這些“星座”由各國(guó)的數(shù)十顆衛(wèi)星組成。它們像圖釘一樣被準(zhǔn)確地“釘”在地球上方的位置上，隨地球自轉(zhuǎn)。由于要在任何時(shí)間覆蓋地球的任意角落，一套正常運(yùn)作的導(dǎo)航系統(tǒng)需要24顆衛(wèi)星才可以滿足全球用戶的需求，因此中地球軌道范圍內(nèi)近年來(lái)始終比較擁擠。

現(xiàn)在，這一軌道中就包括了人們熟知的美國(guó)GPS全球定位系統(tǒng)。它遍布全球的24顆衛(wèi)星占據(jù)了距離地表20200公里處的6條“黃金軌道”，相當(dāng)于坐上了頭等艙。今天，地球上的任意地點(diǎn)均被4顆GPS衛(wèi)星同時(shí)覆蓋，并可以被衛(wèi)星即時(shí)鎖定、追蹤，和好萊塢影片中的情節(jié)一樣。

但GPS并非目前唯一正在運(yùn)行的導(dǎo)航系統(tǒng)。由前蘇聯(lián)啟動(dòng)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)格洛納斯（GLONASS）的24顆衛(wèi)星和GPS“星座”呈首尾相接，排列于距地面19100公里的軌道。經(jīng)過(guò)多年修復(fù)，濃縮了俄羅斯人宇航技術(shù)精華的導(dǎo)航系統(tǒng)如今也足以覆蓋整個(gè)地球，并且俄羅斯仍在投入資金壯大其導(dǎo)航衛(wèi)星隊(duì)伍。

就在美、俄兩國(guó)占據(jù)導(dǎo)航衛(wèi)星區(qū)域半壁江山的同時(shí)，主要工業(yè)國(guó)家也在逐步實(shí)現(xiàn)其對(duì)太空導(dǎo)航資源的占用，就連一部分沒(méi)有實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航技術(shù)突破的國(guó)家也不甘落后，計(jì)劃于近年啟動(dòng)各自的導(dǎo)航系統(tǒng)，太空勢(shì)必更加擁擠。

目前，中國(guó)的北斗系統(tǒng)已有7顆衛(wèi)星處于中地球軌道之內(nèi)，而歐盟主導(dǎo)的“伽利略”系統(tǒng)（Galileo Program）亦有2顆試驗(yàn)性衛(wèi)星在運(yùn)行。

一些致力于區(qū)域?qū)Ш降膰?guó)家也在行動(dòng)。由日本開(kāi)發(fā)的“準(zhǔn)天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)（Quasi-Zenith Satellite System）已于今年9月發(fā)射了第一顆衛(wèi)星，它將用于日本本國(guó)的導(dǎo)航。印度區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)的首顆衛(wèi)星也初步計(jì)劃于2011年年底發(fā)射。

各國(guó)導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師們深知，經(jīng)過(guò)30多年的開(kāi)發(fā)，軌道中用于安插導(dǎo)航衛(wèi)星的位置資源已十分有限。然而，他們?nèi)匀槐仨毥g盡腦汁想出新辦法，為本國(guó)的衛(wèi)星們找到安穩(wěn)的棲息之地。

“任何一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)，單獨(dú)運(yùn)行起來(lái)都是脆弱的。目前，各國(guó)的導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性仍然不夠高，導(dǎo)航衛(wèi)星仍然容易受到自然或人為的干擾?！倍嗄陞⑴c國(guó)際導(dǎo)航合作工作的科技部國(guó)家遙感中心副主任景貴飛對(duì)《中國(guó)新聞周刊》表示，“但是，每個(gè)國(guó)家都需要本國(guó)使用的導(dǎo)航系統(tǒng)是可靠的?！?/p>

由于各國(guó)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)可靠性的要求極為嚴(yán)苛，盡管美、俄兩大系統(tǒng)已經(jīng)在全球范圍運(yùn)行，但是擁有一套獨(dú)立衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，哪怕其功能只是區(qū)域性的，對(duì)本國(guó)的軍事、交通、通信等方面來(lái)說(shuō)依然關(guān)鍵。因?yàn)橐坏┲鲗?dǎo)國(guó)家的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)發(fā)生變動(dòng)，作為用戶的其他國(guó)家就可能受到極大影響，甚至連自己的武器都可能失效。

高地之爭(zhēng)

由于中地球軌道的資源有限，先到位的導(dǎo)航系統(tǒng)，便占據(jù)軌道位置最佳、發(fā)射頻率最穩(wěn)定的空間，相當(dāng)于占領(lǐng)了戰(zhàn)略高地。

導(dǎo)航衛(wèi)星的先行者GPS先到先得。美國(guó)人的24顆衛(wèi)星得以均勻地廣泛分布在6個(gè)軌道面上，每顆衛(wèi)星均距離地面約1.7萬(wàn)公里。這套系統(tǒng)的衛(wèi)星可以為地球上任意地點(diǎn)連續(xù)發(fā)射固定頻率的信號(hào)。只要普通用戶裝有便攜式接收機(jī)，無(wú)論身處陸地、海上還是空中，都能收到GPS全球統(tǒng)一的固定信號(hào)，民用信號(hào)的定位精度是10米。

近年來(lái)，GPS經(jīng)過(guò)多次升級(jí)，它的軍事作戰(zhàn)屬性讓其在武器授時(shí)、即時(shí)追蹤等關(guān)鍵技術(shù)方面擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。截至目前，GPS仍是世界上公認(rèn)的最為成熟和完善的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

實(shí)際上，GPS的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在它的世界市場(chǎng)占有率，世界上絕大多數(shù)用戶依賴的仍是GPS的24顆衛(wèi)星。而中國(guó)的很多廠商都根據(jù)GPS的參數(shù)和接口生產(chǎn)接收器，銷售給國(guó)內(nèi)外的用戶。盡管GPS不為中國(guó)的廠商投資一美元，卻有中國(guó)境內(nèi)的許多座工廠為其制造終端。

而在導(dǎo)航技術(shù)專家眼中，如果參考GPS系統(tǒng)作為行業(yè)領(lǐng)頭羊樹(shù)立的“高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求”，其他各國(guó)導(dǎo)航系統(tǒng)與之還有“若干數(shù)量級(jí)”的差距。如今，各國(guó)只能在美國(guó)人占領(lǐng)的軌道資源以外的太空區(qū)域布局各自的導(dǎo)航系統(tǒng)。在資源已經(jīng)十分有限的情況下，各國(guó)的騰挪空間也微乎其微，在一定的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)展開(kāi)“近身肉搏”成為唯一選擇，所以各國(guó)系統(tǒng)的優(yōu)劣已并不明顯。

作為與GPS共同支撐國(guó)際導(dǎo)航系統(tǒng)的俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)，它的24顆衛(wèi)星分布范圍就狹窄許多，僅僅占了3 條軌道上。這種空間布局相對(duì)GPS更考驗(yàn)科學(xué)家的腦力。

俄羅斯科學(xué)家想出的辦法是，由于與GPS的軌道平面相差僅1000公里，所以格洛納斯需要采取與GPS不同的衛(wèi)星發(fā)射頻率。而這樣的差異恰恰可以讓格洛納斯提高對(duì)高緯度地區(qū)的覆蓋，并進(jìn)一步防止整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同時(shí)被敵方干擾。

然而，上世紀(jì)90年代的運(yùn)作失效，摧毀了用戶對(duì)格洛納斯的信心。在前蘇聯(lián)解體后，俄羅斯下滑的國(guó)民經(jīng)濟(jì)讓國(guó)家失去了維護(hù)其導(dǎo)航系統(tǒng)的能力。在2001年之前，幾乎三分之二的格洛納斯導(dǎo)航衛(wèi)星因?yàn)槭逌S為太空廢鐵。所幸俄羅斯近年來(lái)加強(qiáng)了對(duì)其導(dǎo)航系統(tǒng)的維護(hù)，失效的衛(wèi)星目前也逐步恢復(fù)使用，俄羅斯還將投入數(shù)十億美元用于系統(tǒng)的升級(jí)。作為俄羅斯的戰(zhàn)略合作伙伴，印度也參與到了該系統(tǒng)的投資中。

但格洛納斯的不幸仍在繼續(xù)。2010年12月5日，從俄羅斯拜科努爾發(fā)射場(chǎng)升空的三顆格倫納斯導(dǎo)航衛(wèi)星在升空后偏離軌道，墜落在太平洋。俄羅斯總統(tǒng)梅德韋杰夫在不久前的國(guó)情咨文中曾表示，格洛納斯導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)在年底部署完成。目前看來(lái)這已成為不可能完全的任務(wù)。

“格洛納斯系統(tǒng)還是很值得關(guān)注，然而各國(guó)在看到它經(jīng)歷了‘過(guò)山車式的發(fā)展后，對(duì)這套系統(tǒng)缺乏足夠信心，這一點(diǎn)對(duì)于系統(tǒng)工程的前景是不小的麻煩?！本百F飛說(shuō)。

此外，為了優(yōu)先保證軍事用途，格洛納斯系統(tǒng)目前對(duì)外開(kāi)放的民用信號(hào)的定位精度僅為30米，這與GPS系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)有較大差距，這一劣勢(shì)使格洛納斯在與其他導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于下風(fēng)。

說(shuō)到導(dǎo)航定位的精度，目前沒(méi)有任何系統(tǒng)可以和處于實(shí)施階段的伽利略系統(tǒng)相媲美。該系統(tǒng)確定的全球定位精度要比GPS還要精確10倍，誤差可達(dá)到1米以內(nèi)。就連中國(guó)的導(dǎo)航技術(shù)人員也贊嘆其設(shè)計(jì)的完美程度。

“伽利略設(shè)計(jì)得太完美了，比GPS強(qiáng)，比北斗強(qiáng)，但這樣一來(lái)它的技術(shù)就非常復(fù)雜。要把它的功能都實(shí)現(xiàn)就很難，并且需要很長(zhǎng)時(shí)間?！敝袊?guó)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用管理中心楊元喜院士對(duì)《中國(guó)新聞周刊》記者說(shuō)。

歐洲科學(xué)家還為伽利略設(shè)定了最大限度的兼容，伽利略接收器不僅接受本系統(tǒng)信號(hào)，還可以接受GPS和格洛納斯兩大系統(tǒng)的信號(hào)，對(duì)于渴望獲得穩(wěn)定導(dǎo)航的用戶，這種優(yōu)越性如虎添翼。

然而，歐洲人的伽利略目前遇到的最大困難與當(dāng)年俄羅斯人相似。據(jù)歐洲媒體報(bào)道，歐盟在伽利略項(xiàng)目的建設(shè)預(yù)算方面存在十億歐元左右的資金缺口，這對(duì)于尚未從金融危機(jī)中恢復(fù)的歐洲各國(guó)都是不小的負(fù)擔(dān)。資金問(wèn)題令歐洲和世界遲遲見(jiàn)不到號(hào)稱“完美”的超級(jí)系統(tǒng)大發(fā)神威，歐洲人的導(dǎo)航系統(tǒng)推進(jìn)不見(jiàn)起色。

歐盟委員會(huì)發(fā)言人回答《中國(guó)新聞周刊》書(shū)面采訪時(shí)透露，伽利略系統(tǒng)的第1和第2顆工作衛(wèi)星有望在2011年下半年發(fā)射，第3、4顆衛(wèi)星的升空時(shí)間也被部署在2012年上半年。

“我們預(yù)計(jì)將在2014至2015年之間部署18顆導(dǎo)航衛(wèi)星。屆時(shí)，一部分初步的導(dǎo)航公共服務(wù)項(xiàng)目，例如搜救服務(wù)等，將付諸使用。其他商用導(dǎo)航服務(wù)將隨著導(dǎo)航衛(wèi)星的進(jìn)一步增加而適時(shí)啟用。”這位發(fā)言人表示。

但即便歐盟的新一輪計(jì)劃成功實(shí)施，伽利略的啟用時(shí)間也比最初計(jì)劃推遲了將近十年。

而相比之下，中國(guó)北斗系統(tǒng)建設(shè)正穩(wěn)步推進(jìn)。雖然中國(guó)的導(dǎo)航系統(tǒng)在設(shè)計(jì)精度上不如歐洲的伽利略，僅為10米，但目前的衛(wèi)星部署速度讓北斗系統(tǒng)得以按計(jì)劃擴(kuò)展為世界上第三套正常運(yùn)行、實(shí)用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

新兵入列

“北斗”系統(tǒng)的快速崛起受到了包括美國(guó)、歐洲各國(guó)在內(nèi)的密切關(guān)注。2010年1月以來(lái)連續(xù)發(fā)射5顆北斗工作衛(wèi)星的計(jì)劃，更令外界對(duì)Compass（北斗系統(tǒng)的英文名稱）的戰(zhàn)略意圖產(chǎn)生了種種聯(lián)想。

2010年10月在意大利都靈舉行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國(guó)際委員會(huì)第五屆大會(huì)期間，負(fù)責(zé)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的中國(guó)官員，透露了中國(guó)北斗的部署計(jì)劃和使用頻段。

不過(guò)，在這次會(huì)議上，歐盟官員也表達(dá)了對(duì)北斗系統(tǒng)在頻段使用上的意見(jiàn)。一直為伽利略計(jì)劃擱置而犯愁的歐洲官員，面對(duì)北斗的強(qiáng)勢(shì)推進(jìn)態(tài)度尷尬。

“在北斗系統(tǒng)計(jì)劃使用的頻段，伽利略系統(tǒng)實(shí)際上擁有優(yōu)先權(quán)。我們認(rèn)為，兩套系統(tǒng)在同一頻段重疊運(yùn)行，可能發(fā)生有害干擾，還可能引起兩套系統(tǒng)的沖突?！睔W盟歐洲委員會(huì)在接受《中國(guó)新聞周刊》采訪時(shí)重申了伽利略的立場(chǎng)。

對(duì)此，中方一直堅(jiān)持自己的意見(jiàn)：按照國(guó)際電聯(lián)的規(guī)定和程序，中方對(duì)此導(dǎo)航頻段的使用具有同等優(yōu)先權(quán)。

據(jù)一名知情人透露，有中國(guó)學(xué)者向歐洲方面提問(wèn)：“頻段重疊等于干擾嗎？頻段重疊等于不兼容嗎？請(qǐng)回答Yes或No。”

這個(gè)提問(wèn)難住了歐洲方面的技術(shù)人員，雙方爭(zhēng)執(zhí)不下。結(jié)果還是國(guó)際電信聯(lián)盟的一位官員介入，才緩和了爭(zhēng)論。

曾多次參加國(guó)際導(dǎo)航系統(tǒng)協(xié)調(diào)會(huì)議的楊元喜說(shuō)，在海外參會(huì)，最大的感受是但凡聽(tīng)到關(guān)于北斗的討論，幾乎都是正面少、負(fù)面多，“這是不公平的！”楊元喜說(shuō)。

“有人把北斗描繪成一個(gè)‘trouble maker（麻煩制造者）或是干擾者。當(dāng)然，他們不會(huì)公開(kāi)這么講，但這個(gè)潛臺(tái)詞總是讓人不舒服。事實(shí)上，北斗是貢獻(xiàn)者?！币晃粯I(yè)內(nèi)專家對(duì)《中國(guó)新聞周刊》記者說(shuō)。

在觀察家看來(lái)，歐洲人的為難與伽利略計(jì)劃推進(jìn)不順有直接的關(guān)系。

2003年10月，經(jīng)過(guò)近兩年的談判，中歐領(lǐng)導(dǎo)人在第六次首腦峰會(huì)期期間簽署了《中華人民共和國(guó)與歐洲共同體及其成員國(guó)關(guān)于民用全球衛(wèi)星導(dǎo)航（伽利略計(jì)劃）合作協(xié)議》，并于次年進(jìn)一步簽署《中國(guó)國(guó)家遙感中心和伽利略聯(lián)合執(zhí)行體關(guān)于伽利略計(jì)劃合作協(xié)議》。按照兩份協(xié)議的內(nèi)容，中國(guó)政府計(jì)劃通過(guò)向伽利略項(xiàng)目投資2億歐元的方式，購(gòu)買伽利略項(xiàng)目的民用導(dǎo)航服務(wù)，并參加伽利略的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。伽利略計(jì)劃一度是中歐之間最大的科技合作項(xiàng)目，中國(guó)也成為參加伽利略計(jì)劃的第一個(gè)非歐盟成員國(guó)。

然而，伽利略計(jì)劃的投資方式卻于近年來(lái)發(fā)生轉(zhuǎn)變，歐盟各國(guó)從商業(yè)投資團(tuán)體手中全盤(pán)接管了嚴(yán)重超支的伽利略（計(jì)劃中投資為34億歐元）。近10億歐元的超支負(fù)擔(dān)以及各國(guó)對(duì)伽利略的不同意見(jiàn)，讓伽利略寸步難行。而此時(shí)，北斗卻加速超車，雙方合作的格局就此改變。

不過(guò)目前，中歐雙方關(guān)于伽利略計(jì)劃的合作協(xié)議依然有效?？萍疾恐睂俚闹袊?guó)國(guó)家遙感中心與歐盟歐洲委員會(huì)企業(yè)與工業(yè)總司之間的交流仍然十分密集，有時(shí)幾乎每星期都有。

“現(xiàn)在的問(wèn)題對(duì)于伽利略和北斗來(lái)說(shuō)都是利益攸關(guān)的問(wèn)題。我們已經(jīng)向北斗團(tuán)隊(duì)提出了相關(guān)建議，雙方正在密切磋商?！睔W盟歐洲委員會(huì)發(fā)言人表示。

負(fù)責(zé)北斗計(jì)劃的專家坦言，面對(duì)中歐導(dǎo)航系統(tǒng)合作的兩難境地，沒(méi)有最佳方案，而只有相對(duì)較好的選擇。

“雙方競(jìng)爭(zhēng)目前仍然存在?！本百F飛表示，“但現(xiàn)在需要通過(guò)雙邊和多邊會(huì)談解決的主要問(wèn)題：一旦系統(tǒng)建成，北斗和伽利略、GPS、甚至格洛納斯之間，究竟是替代還是互補(bǔ)?！?/p>

“在國(guó)際導(dǎo)航領(lǐng)域，北斗還是一個(gè)剛剛?cè)胄械男氯?。即便未?lái)開(kāi)放了北斗的接口，北斗依然需要利用西方主導(dǎo)的國(guó)際規(guī)則，通盤(pán)考慮自己在全球?qū)Ш绞袌?chǎng)上的發(fā)展?！敝袊?guó)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用管理中心總工程師柳其許說(shuō)。

歐盟委員會(huì)發(fā)言人對(duì)《中國(guó)新聞周刊》表示，歐盟完全支持中國(guó)發(fā)展自己的導(dǎo)航系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)可以通過(guò)合作取得積極成果。“在新的合作框架下，雙方有新機(jī)遇為廣大用戶提供兼容、互通的導(dǎo)航信息。”

2012年，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國(guó)際委員會(huì)將在中國(guó)舉行年會(huì)。楊元喜認(rèn)為，這給北斗提供了一次難得的機(jī)會(huì)。

“我想，屆時(shí)關(guān)于北斗如何成為國(guó)際導(dǎo)航系統(tǒng)的‘貢獻(xiàn)者的討論，將會(huì)超過(guò)關(guān)于‘麻煩制造者的爭(zhēng)論?！睏钤舱f(shuō)。

景貴飛也表示，“雙方真正的合作才剛剛開(kāi)始有些味道?！?★

（本刊記者楊時(shí)對(duì)本文亦有貢獻(xiàn)）