伽利略全球衛星導航系統

伽利略全球衛星導航系統是由歐盟開發全球衛星定位系統。該系統將由30顆中高度圓軌道衛星和2個地面控制中心組成,其中27顆衛星為工作衛星,3顆為候補。衛星高度為23616公里,位於3個傾角為56度的軌道平面內。計畫為歐洲公路、鐵路、空中和海洋運輸及歐洲共同防務,甚至是徒步旅行者提供能精確到1米的有保障的定位導航服務。

歷史

伽利略全球衛星導航系統伽利略全球衛星導航系統

歐洲“伽利略計畫”是中高度圓軌道方案,是歐盟2002年正式批准、2003年開始啟動的一項國際性戰略科研項目,目標是建成一個覆蓋全球的衛星導航系統,該系統將由30顆中高度圓軌道衛星和2個地面控制中心組成,其中27顆衛星為工作衛星,3顆為候補。衛星高度為23616公里,位於3個傾角為56度的軌道平面內。計畫為歐洲公路、鐵路、空中和海洋運輸及歐洲共同防務,甚至是徒步旅行者提供能精確到1米的有保障的定位導航服務。
但是由於資金、技術和政治等各種原因,除了在2005年年底發射了伽利略系統中的第一顆實驗衛星GIOVE-A外,“伽利略計畫”一直沒有能取得重大實質性進展。直到4月23日歐洲議會才終於通過了歐洲伽利略全球衛星導航系統的最終部署方案,這標誌著為期6年的伽利略計畫基礎設施建設階段正式啟動。
根據該最終部署方案,“伽利略計畫”將分兩個階段實施,即2008年至2013年的建設階段和2013年之後的正式運行階段。歐盟將在建設階段出資34億歐元,用於完成“伽利略計畫”的空間和地面基礎設施建設,其中包括30顆衛星的發射。伽利略系統的首批4顆正式衛星計畫在2010年上半年同樣由俄羅斯的聯盟火箭發射升空,剩餘的26顆正式衛星將在之後陸續發射。該計畫的所有項目契約被分為地面基礎設施、控制中心、衛星製造、發射裝置、系統軟體和其他任務6大類,供歐盟國家的公司競標,任何一家公司不能成為超過兩類契約的主承包商。
2008年04月26日升空的GIOVE-B衛星是“伽利略計畫”中兩顆實驗衛星中的第二顆,發射質量為500公斤,由ASTRIUM和THALESALENIA空間公司製造,設計使用壽命為2年。GIOVE-B實驗衛星和已經完成使命的GIOVE-A衛星一樣,都不屬於伽利略系統計畫中將正式運行的30顆衛星之列,但這兩顆實驗衛星都承擔著確保和測試由世界電子通訊聯盟給予伽利略系統的通訊頻率的重要使命,並在實際運行軌道,即2.32萬公里的上空進行諸如對伽利略系統專用新導航信號等關鍵技術項目的測試。

系統構成

伽利略計畫在軌驗證階段一共需要18個感應站、5個傳輸站及2個遙感、跟蹤和指令站。此外,歐航局還將在義大利的富奇諾和德國的上普法芬霍芬建立2個控制中心。屆時,感應站會將收集到的數據源源不斷地傳回控制中心,控制中心隨後通過傳輸站向衛星發出導航指令。

計畫

伽利略全球衛星導航系統伽利略全球衛星導航系統

“伽利略”旨在與美國GPS系統競爭。整個系統包括30顆導航衛星及相關地面設施,總投資約34億歐元,其中中國出資2億歐元,其餘由歐盟支付。2002至2005年是“伽利略”的發展階段,預計系統將從2006年進入部署階段,2008年開始投入商業運營。屆時,美國在這一領域的壟斷地位將被“伽利略”系統打破。據悉,“伽利略”確定方位的誤差僅1米,而美國的系統達10米。為此,美國正研製新型號的GPS-M系統,性能與“伽利略”不相上下,但要到2012年才能投入運作

影響

伽利略計畫對於歐盟具有關鍵意義,它不僅能使人們的生活更加方便,還將為歐盟的工業和商業帶來可觀的經濟效益。更重要的是,歐盟將從此擁有自己的全球衛星導航系統,有助於打破美國GPS導航系統的壟斷地位,從而在全球高科技競爭浪潮中獲取有利位置,並為將來建設歐洲獨立防務創造條件。

相對GPS的優勢

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與美國的“全球定位系統”(GPS)相比,建成後的伽利略系統將具備至少3方面優勢:

首先,其覆蓋面積將是GPS系統的兩倍,可為更廣泛的人群提供服務;

其次,其地面定位誤差不超過1米,精確度要比GPS高5倍以上,用專家的話說,“GPS只能找到街道,而伽利略系統則能找到車庫門”;

第三,伽利略系統使用多種頻段工作,在民用領域比GPS更經濟、更透明、更開放。

伽利略計畫一旦實現,不僅可以極大地方便歐洲人的生活,還將為歐洲的工業和商業帶來可觀的經濟效益。據權威估計,該系統將為歐盟創造15萬個高技術工作崗位,每年經濟收益可達100億歐元,僅出售航空和航海接收終端一項就可在2020年前實現150億歐元的利潤。更重要的是,歐洲將從此擁有自己的全球衛星定位系統,這不僅有助於打破美國GPS系統的壟斷地位,在全球高科技競爭浪潮中奪取有利位置,更可以為建設夢想已久的歐洲獨立防務創造條件。

與中國的關係

蜜月期(2003年-2004年)中歐優勢互補 反對單極世界
2003年的歐洲,處處瀰漫著反美反戰情緒。美國執意執行單邊主義外交政策,不顧國際社會反對,悍然發動伊拉克戰爭,歐洲人感受到了“單極世界”引起的潛在危險。時任法國總統席哈克,主張建立“多極化世界”,他的呼聲得到時任德國總理施洛德的堅決支持。在這樣的背景下,歐盟決定把中國納入歐盟2002年就已啟動的“伽利略”計畫中,中國成為第一個非歐盟的參與國。訊息傳開,震驚美國。
一直以來,美國的全球定位系統GPS在民用導航領域獨步天下,即便同時代有俄羅斯的“格洛納斯”系統與之競爭,但“格洛納斯”年久失修,導航衛星殘缺不全,早已淡出國際市場,根本不具備與GPS一比高下的能力。歐盟發起的“伽利略”全球衛星導航計畫,被認為是結束美國“獨霸”局面的最有力挑戰。按設計,“伽利略”將一共由30顆“中軌道”和“靜軌道”導航衛星覆蓋全球,其定位精度超過了GPS,在兼容性和精確度等設計方面也優於GPS。為了打破GPS的壟斷地位,“伽利略”的“公共管理服務”系統擬使用的頻率故意選擇了與美國GPS相近的頻率,這樣的安排有可能沖淡GPS的頻道效果,令美國人坐立不安。
早在幾年前,中國在區域衛星導航和定位系統上已有長足發展,2000年相繼發射了兩顆靜地軌道的導航實驗衛星,2003年4月又發射了第三顆“靜軌道”衛星,基本形成了覆蓋全中國的區域導航和定位系統,這一系統被稱為“北斗”一號。
當時的“北斗”系統尚屬實驗開發階段,其技術參數落後於GPS,也落後於2002年歐盟決定啟動的“伽利略”系統,而且更重要的一點是,“北斗”一號只屬於區域性,其商用價值並不高。在這樣背景下,歐洲人主動“邀請”中方加入全球衛星導航系統,中方欣然受之,雙方一拍即合。
歐洲把中國納入,不僅使歐洲一些國家的領導人賺足了政治資本,也使“伽利略”計畫捉襟見肘的財政狀況得到極大緩解,更給“伽利略”進入中國誘人的市場打下了基礎。2003年底,在中方實際完成了區域導航系統“北斗”一號之後,中歐草簽合作協定。2004年中歐正式簽署技術合作協定,中方承諾投入2.3億歐元的巨額資金,一筆7000萬歐元的款項很快就打到歐方賬戶上。
中國與歐盟合作,既有戰略利益也有實際的好處。有人評論,中歐在高端技術上的合作,實質上打破了美國主導的歐洲對華武器禁運,也相當於廢棄了針對中國這樣特定國家的歐美武器貿易條例(ITAR),為最終從法律層面解除對華武器禁運撕開了一個口子。由於衛星導航在現代戰爭中扮演越來越重大的角色,美國甚至揚言,美國如感覺受到威脅,則有權擊毀“伽利略”衛星。
轉折期(2005年-2007年)歐洲政治轉向 聯美排擠中國
2005年,“伽利略”首顆“中軌道”實驗衛星“GLOVE-A”搭乘俄羅斯“聯盟”號運載火箭順利升空。雖然這只是一顆實驗性衛星,並非是要最終布置的30顆導航衛星之一,但“GLOVE-A”的發射,標誌著歐盟“伽利略”計畫從設計向運轉方向轉變。
然而,進入2005年,歐洲政治開始轉向,之前“親華”的德國總理施洛德黯然退隱,由來自右翼政黨的親美政治家默克爾擔任德國新總理,而法國也進入了領導人交替的時代,席哈克的影響力逐漸下降,親美政治人物尼古拉·薩科齊於2007年開始擔任法國總統。
親美政治人物紛紛上台,給歐盟致力於建立“多極世界”的願望變得暗淡,歐洲迅速向美國靠攏。在這樣的背景下,歐洲航天局與美國“修好”,同意修正之前擬定的與美國GPS相近的發射頻率,以便投入使用後產生信號衝突的可能性降至最低限度。但這樣的技術重新修正,卻花掉了預算之外的一大筆錢。作為回報,美國同意在技術上支持“伽利略”的開發。
恰恰在這個時候開始,歐盟為“伽利略”計畫的財政和利益分配吵成一團。也是從這個時候開始,歐盟開始排擠中國。眼看著投入巨額資金,卻得不到與之相稱的對待,甚至待遇還低於沒有投入一分一厘的其他非歐盟國家,如印度等國,令中國大為不滿。中國不但進不到“伽利略”計畫的決策機構,甚至在技術合作開發上也被歐洲航天局故意設定的障礙所阻擋,中方除了掛得一個參與人的“好名聲”之外,其他一無所得,反而要擔負巨額資金投入,這樣的“結局”令中方十分不滿。
在此背景下,中國開始把注意力轉移到沉寂數年的“北斗”系統上。2007年發射的第四顆“北斗”一號導航衛星,替換了退役的衛星,“北斗”系統開始激活。到2007年底,中國成功發射了第一顆“中軌道”導航系統,標誌著“北斗”系統在技術和規劃上的重大突破。
本來中國誠心與歐盟合作,一開始就定位“北斗”為區域導航系統,給“伽利略”計畫留下了毫無保留的施展空間。但是,事與願違,歐方“骨子裡”並沒有放棄輕視中國、壓制中國的心態,合作不到幾年,短暫的“蜜月期”一過,中歐雙方就合作開發問題常生衝突,中國抽身離去,留下為經費吵成一團的歐盟各國。
競爭期(2008年-2009年)“北斗”橫空出世 技壓“歐系”衛星
由於實質參與歐洲“伽利略”衛星導航系統受挫,中國決定“單幹”。2006年11月,中國對外宣布,將在今後幾年內發射導航衛星,開發自己的全球衛星導航和定位系統,到2007年底,有關覆蓋全球的“北斗”二號系統計畫已經浮出水面。
此時,歐盟還在內耗中沒有脫開身。直到2008年4月27日,“伽利略”系統的第二顆實驗衛星才升空,此時距上次發射已經有差不多四年時間,這樣的進度,比最初的計畫推遲了整整五年。
“北斗”二號橫空出世,不僅使歐洲“伽利略”系統準備與美國GPS一爭高下的願望大打折扣,也沖淡了“伽利略”未來的市場前景。“北斗”二號在技術上比“伽利略”更先進,定位精度甚至達到0.5米級,令歐洲人深受震撼。另一方面,之前“伽利略”計畫的推出,刺激了美國和俄羅斯加快技術更新,新一代GPS和新一代“格洛納斯”的定位精度等技術指標均很快反超“伽利略”,“伽利略”逐漸喪失了技術相對領先的優勢。為轉變被動局面,歐洲人別無他法,只有增加財政投入,而此時歐洲航天局為了排擠中國,已經以法律形式規定所有開發資金均來源於歐盟公共資金,這就意味著,要想增大投入,還得在內部無休止地“吵”下去。
歐洲人開始酸溜溜地說,中國“北斗”二號的技術“偷竊”自歐盟“伽利略”計畫,這樣的無聊之辭已經成為歐洲人自大自負又一例證。出於戰略的需要,中國並沒有完全放棄與歐盟“伽利略”計畫的合作,但這已經不能阻擋中國推出自主全球導航系統的步伐。
按照國際電信聯盟通用的程式,中國已經向該組織通報了準備使用的衛星發射頻率,這一頻率正好是歐洲“伽利略”系統準備用於“公共管理服務”的頻率。
頻道是稀有資源。占得先機的美國和俄羅斯分別擁有最好的使用頻率,中國所看中的頻率被認為是美國和俄羅斯之後的“次優”頻率。
按照“誰先使用誰先得”的國際法原則,中國和歐盟成了此頻率的競爭者。然而,中國將在2009年發射三顆“北斗”二代衛星,正式啟用該頻率,而歐盟連預定的三顆實驗衛星都沒有射齊,注定要在這場“出乎意料”的競賽中敗下陣來,從而失去對頻率的所有權。

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