探秘中國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星:最高機(jī)密到民用歷時(shí)20年

約四十年前，美國軍方開始了被稱作“全球定位系統(tǒng)”(GPS)的研制?，F(xiàn)在，在我們頭頂上空約2萬公里處的中地球軌道，GPS系統(tǒng)部署了24顆衛(wèi)星，地面站對這些衛(wèi)星的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行捕捉、處理、解碼，并將有關(guān)信息發(fā)至用戶終端機(jī)——這樣，GPS給全球提供準(zhǔn)確的定位、測速和高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。

如今，GPS在我們生活中已然不可或缺——飛機(jī)、汽車、船舶用它來導(dǎo)航;公安、金融、消防部門用它來監(jiān)控、報(bào)警;而不少路癡朋友們駕車出行，也往往得有它來壯膽伴行……

在GPS占領(lǐng)95%中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位市場的今天，一種想象不免令人時(shí)常不安——假如在關(guān)鍵時(shí)刻美國人關(guān)掉GPS，或者在上面“動點(diǎn)手腳”，我們的戰(zhàn)略武器怎么辦?我們的飛機(jī)怎么辦?我們的路癡們怎么辦?事實(shí)上，這已經(jīng)不只是想象與擔(dān)心，而是已有先例可循——1996年臺灣海峽局勢緊張的時(shí)候，中國軍隊(duì)的一次大規(guī)模軍事演習(xí)便曾受到過GPS信號中斷的干擾。

基于上述擔(dān)心，世界各大國與國家集團(tuán)開始考慮對策，由此誕生了俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略等等衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。從上世紀(jì)80年代末開始，未雨綢繆的中國科學(xué)家們也開始致力于研制中國自己的“GPS”。當(dāng)時(shí)，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱的中國，太空夢想還很微小和低調(diào)。這個(gè)被命名為“北斗”的計(jì)劃，誕生之初并未著眼于全球。

最初，中國科學(xué)家陳芳允提出了與GPS不同的雙星定位理論，用以解決在資金困難時(shí)期構(gòu)建宏大系統(tǒng)的難題。北斗這一宏偉計(jì)劃，就這樣在總參測繪局招待所三層一間狹小的辦公室里悄悄開始了。憑著中國人探索精神與務(wù)實(shí)態(tài)度，北斗計(jì)劃歷經(jīng)周折，厚積薄發(fā)，終于，在2000年，第一顆北斗試驗(yàn)衛(wèi)星得以發(fā)射進(jìn)入太空軌道。

時(shí)至今日，北斗系統(tǒng)已經(jīng)成功發(fā)射了7顆衛(wèi)星，夢想也在逐漸豐滿壯大。根據(jù)當(dāng)前的計(jì)劃，北斗系統(tǒng)預(yù)計(jì)到2012年共發(fā)射12顆工作衛(wèi)星，完成服務(wù)范圍覆蓋亞太地區(qū)的目標(biāo);到了2020年，北斗將發(fā)射5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，成為一個(gè)向全球提供服務(wù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

從當(dāng)初的“最高機(jī)密”，到今日向民用市場推廣，北斗計(jì)劃已經(jīng)走過了二十多年，而它的故事依然鮮有人知。近日，記者獨(dú)家采訪了北斗計(jì)劃最初的參與者以及核心科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，揭開它的神秘面紗。圍繞這個(gè)宏大的太空計(jì)劃，我們向讀者講述北斗團(tuán)隊(duì)的傳奇故事，解析它在軍事和民用領(lǐng)域的價(jià)值，同時(shí)也呈現(xiàn)它所面對的優(yōu)美與憂患并存的前景。

 

 

北斗前傳

從北京北三環(huán)一個(gè)普通招待所三樓那個(gè)簡陋狹小的“游擊隊(duì)”辦公室，到今日浩瀚宇宙中七顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，北斗計(jì)劃見證了中國航天事業(yè)的理想與挫折，艱辛與榮耀

71歲的卜慶君有一個(gè)半舊的本子。他小心翼翼地翻開，拿出夾著的一頁報(bào)紙，“你看看這是不是美國和中國談判的那一篇?”如果不戴眼鏡，年逾古稀的卜慶君沒辦法看清報(bào)紙上的文字，但是憑借著剪報(bào)的形狀，他依舊記得上面的內(nèi)容。

這些剪報(bào)都是關(guān)于北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的報(bào)道，從新衛(wèi)星發(fā)射成功到中美談判，他都一一剪下，珍藏起來。

四分之一個(gè)世紀(jì)之前，中國的科學(xué)家開始研制中國自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。后來，這個(gè)由中國自主研發(fā)的導(dǎo)航系統(tǒng)被命名為“北斗”。這一計(jì)劃從最初的“最高機(jī)密”，直到如今逐步推廣為民用，已經(jīng)走過了20多年。曾經(jīng)的主力科學(xué)家已經(jīng)成為白發(fā)蒼蒼的院士，北斗系統(tǒng)的理論創(chuàng)始人也已經(jīng)故去。

在這20多年中，卜慶君從中國人民解放軍一位參謀成長為總參謀部測繪局局長，再成為現(xiàn)在的退休老人。作為項(xiàng)目創(chuàng)始人之一，他對于20多年前的事情記憶猶新。

一

1985年，卜慶君受邀參加了在華盛頓舉辦的“GPS全球定位系統(tǒng)國際運(yùn)用研討會”。

“那個(gè)會議是在1985年的4月15日到18日。”盡管已經(jīng)過去二十多年，卜慶君依然清楚記得具體日期。出發(fā)之前，學(xué)天文大地專業(yè)的卜慶君已經(jīng)了解GPS的功用和發(fā)展情況。但是，外國專家在會議上的發(fā)言卻讓卜慶君提高了警惕。

美國的GPS系統(tǒng)誕生于1973年， 由美國國防部組織研發(fā)。在那次研討會上，除了介紹GPS的前景和用途，美國軍方告訴與會者，GPS的編碼分為軍用和民用兩種。在特殊情況下，為了保證國家安全，軍方會采取三種措施應(yīng)對緊急狀況：第一，降低對方的導(dǎo)航精度;第二，隨時(shí)變換編碼;第三，進(jìn)行區(qū)域性管理。也就是說，通過以上三種方式，美國軍方可以限制國內(nèi)外用戶對GPS的使用。

“這些都是在會議上公開說的。我了解這些之后，就覺得如果我們依靠這個(gè)，那我們不是要受制于人嗎。”卜慶君對記者回憶。

根據(jù)掌握的情況，卜慶君撰寫了一份報(bào)告，其中寫道，“對于GPS的發(fā)展和應(yīng)用要跟蹤研究，與此同時(shí)要發(fā)展中國自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。”

但這只是一個(gè)夢想，具體怎樣開展研究，毫無頭緒。

就在同一個(gè)月，卜慶君受邀參加了另外一個(gè)學(xué)術(shù)研討會。中國科學(xué)家陳芳允在會議上作了一個(gè)在當(dāng)時(shí)聽來十分新穎的演講——“利用兩顆衛(wèi)星就可以解決地面定位問題”，后來被歸納為“雙星定位”。卜慶君在會場里坐著，突然意識到這似乎可以用來開展中國導(dǎo)航系統(tǒng)的研究。他找到時(shí)任國防科工委副主任沈榮駿，講述了自己的想法。兩人一拍即合。

得到鼓勵的卜慶君直接去往陳芳允家里。在說明自己的來意之后，陳芳允告訴他，“其實(shí)我們自己已經(jīng)研究了兩年。”作為著名的電子學(xué)專家，陳芳允和其他同事兩年來的研究成為了日后“北斗計(jì)劃”的奠基理論。

在初次溝通之后，陳芳允開始為卜慶君介紹對此理論有所研究的科學(xué)家。他們在北京黃寺附近的一家賓館組織了一次理論說明會。“大家都覺得可以，我們就決定開始籌備可行性論證。”卜慶君說。

第二年3月，卜慶君起草報(bào)告請求國家啟動雙星定位系統(tǒng)的研究。一個(gè)月后，由國家主管部門召開了可行性論證會。“參加會議的人還真不少。鐵道部、電信局、交通部、林業(yè)局都去了。”卜慶君語氣一轉(zhuǎn)，“但是，支持的很少，還是潑冷水的多。”

人們提出了三個(gè)質(zhì)疑：第一，既然有GPS，為什么我們還要搞這個(gè)雙星定位?第二，我們的技術(shù)水平能否達(dá)到?第三，我們有沒有這個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力?

“大家說的確實(shí)都是現(xiàn)實(shí)問題。從這開始到后來的很多次討論，都有不同意見?，F(xiàn)在回頭想想，我很感謝這些意見，讓我們必須很謹(jǐn)慎。”卜慶君說。

與會者的質(zhì)疑并非沒有道理。美國GPS系統(tǒng)自1973年開始研發(fā)，已經(jīng)耗費(fèi)上百億美金，并且承諾向全球提供服務(wù)。而此時(shí)的中國，走出文革尚不足十年，國民經(jīng)濟(jì)仍在困頓之中，人力物力奇缺。

會議進(jìn)行了熱烈甚至是激烈的討論、爭辯，最終，眾人從國家戰(zhàn)略和特殊時(shí)期國家安全的角度，認(rèn)識到自主研發(fā)導(dǎo)航系統(tǒng)的重要性，以及衛(wèi)星測量手段對國防建設(shè)、科研建設(shè)的重要意義。很快，參與研發(fā)的團(tuán)隊(duì)列出了17項(xiàng)重大原始試驗(yàn)專項(xiàng)。

在這之后，從1986年直至1994年的八年時(shí)間里，這些科學(xué)家一直埋頭于理論的推演和專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

二

衛(wèi)星對于大多數(shù)普通人來說充滿神秘。

“其實(shí)衛(wèi)星就相當(dāng)于以前打仗時(shí)候的消息樹。在一個(gè)高地上種棵樹，有日本鬼子來了，人們就把那棵樹拽倒，另外一邊的人就都能看見了。”北斗導(dǎo)航系統(tǒng)工程總師、被譽(yù)為中國“衛(wèi)星之父”的科學(xué)家孫家棟對《中國新聞周刊》記者說，“這就是信息傳遞。衛(wèi)星另外還有兩個(gè)功能，即信息獲取和導(dǎo)航。”

衛(wèi)星導(dǎo)航是這些用途中最為復(fù)雜的問題。根據(jù)科學(xué)家的計(jì)算，如果圍繞著地球發(fā)射24顆衛(wèi)星，形成三個(gè)不同的軌道面，編織成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，那么無論何時(shí)何地，人們都能同時(shí)看到四顆星。美國GPS系統(tǒng)的研發(fā)就是依據(jù)這個(gè)原理。

而與此不同，中國科學(xué)家陳芳允所提出的雙星定位，是只用兩顆衛(wèi)星即可完成最基本的定位功能。“這是根據(jù)中國自己的需求和經(jīng)濟(jì)實(shí)力設(shè)定的，”孫家棟說，“當(dāng)時(shí)的中國剛剛改革開放，經(jīng)濟(jì)實(shí)力不夠。而且，當(dāng)時(shí)也不需要設(shè)計(jì)出針對全球的系統(tǒng)。”

于是，科學(xué)家們開始致力于研究只用于中國本土的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。自從1986年的會議上人們達(dá)成一致之后，導(dǎo)航項(xiàng)目的研究就開始各自向不同部門申請科研經(jīng)費(fèi)。然而，北斗計(jì)劃的正式立項(xiàng)，一直等到1994年。

1994年，所有的前期論證工作基本完成，專家團(tuán)開始撰寫立項(xiàng)申請。因?yàn)闇y量就是定位方向，這個(gè)中國的導(dǎo)航計(jì)劃被命名為“北斗”。

立項(xiàng)工作并非一帆風(fēng)順。

遇到的第一個(gè)阻力，是從研發(fā)之初就困擾著科學(xué)家們的經(jīng)費(fèi)問題。1995年，有關(guān)部門向國務(wù)院匯報(bào)北斗計(jì)劃。國務(wù)院當(dāng)時(shí)對此計(jì)劃作出了批示。“批示說，這個(gè)計(jì)劃很重要，但也說錢可能沒那么多，是不是可以考慮先搞預(yù)研。”卜慶君對記者回憶。

所謂預(yù)研，是指國家劃撥少量款項(xiàng)進(jìn)行嘗試性預(yù)先研究工作，而并不能提供充裕資金保證項(xiàng)目的完成。

得知這一指示后，卜慶君坐不住了。當(dāng)天晚上，他給國家主管部門領(lǐng)導(dǎo)打了一個(gè)電話。在電話里，他懇切地說，“咱們可不能再搞預(yù)研，這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)走到這一步了，如果搞預(yù)研就等于把這個(gè)項(xiàng)目毀了。”

王統(tǒng)業(yè)這位領(lǐng)導(dǎo)在電話里勸他不要著急。兩天之后的領(lǐng)導(dǎo)例會上，他將卜慶君在電話里的想法說給大家，大家商議之后覺得還是應(yīng)該盡力申請正式立項(xiàng)。

彼時(shí)，中國另外兩個(gè)衛(wèi)星計(jì)劃已經(jīng)確定，兩個(gè)計(jì)劃分別有一顆備份星指標(biāo)。經(jīng)過商議，大家決定將前兩個(gè)計(jì)劃的備份星指標(biāo)分給北斗計(jì)劃使用。“我們和兩個(gè)衛(wèi)星計(jì)劃團(tuán)隊(duì)多次商議，如果你們打(衛(wèi)星)成功了，備份星就不需要了。打不成，你們還得繼續(xù)找問題呀。所以，就先給我們用好了。”中國衛(wèi)星導(dǎo)航的開拓者和奠基人之一、北斗計(jì)劃工程副總師譚述森笑著對記者回憶說。

這樣的騰挪就使得北斗計(jì)劃的最初立項(xiàng)不再需要單獨(dú)劃撥資金，這個(gè)新生的衛(wèi)星導(dǎo)航計(jì)劃終于得以正式立項(xiàng)。此時(shí)，美國的GPS系統(tǒng)已經(jīng)走過快二十年，整體系統(tǒng)已經(jīng)完成布網(wǎng)，正式開始向全球提供服務(wù)。而俄羅斯自己研制的格洛納斯導(dǎo)航系統(tǒng)已在建設(shè)當(dāng)中。

三

問題接踵而至。

從1985年進(jìn)行論證開始，中國航天科技集團(tuán)五院就一直擔(dān)任著北斗計(jì)劃中衛(wèi)星方面的設(shè)計(jì)工作。而當(dāng)北斗計(jì)劃正式立項(xiàng)之后，正巧趕上航天飛船“神舟”計(jì)劃開始上馬。這樣一來，任務(wù)一下子加重。在此背景下，相關(guān)部門希望將北斗計(jì)劃的工作遷往上海。

而如果遷往上海，研究工作基本需要重頭再來。

“這也是1995年下半年的事。這一年啊……”回憶起那一段往事，很多當(dāng)事者都不免嘆口氣。當(dāng)時(shí)，這個(gè)調(diào)整并未與總參測繪局商議。卜慶君知道之后，直接給時(shí)任解放軍副總參謀長曹剛川的秘書打了一個(gè)電話，“你跟曹副總長匯報(bào)一下，不能答應(yīng)這個(gè)調(diào)整，要不就把計(jì)劃毀了。”之后，卜慶君又直接找到曹剛川，陳述遷址之弊，爭取首長的理解支持。

遷往上海的計(jì)劃最終沒有實(shí)施。此時(shí)，相關(guān)專家已經(jīng)陸續(xù)被調(diào)往北京。但是，這些研究浩瀚宇宙的科學(xué)家甚至沒有一間合適的辦公室。“當(dāng)時(shí)房子很緊，來了人都是打游擊。”北斗系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師譚述森說。北斗計(jì)劃最初的辦公室，就設(shè)立在總參測繪局招待所的三樓。

“連我現(xiàn)在這辦公室的一半大小都沒有。”譚述森指著自己40平米的房間說。他到任的時(shí)候，辦公室一共五個(gè)人，狹小的空間內(nèi)只能將就容下辦公桌。

匱乏的不只是辦公設(shè)施，還有人才。卜慶君曾經(jīng)與哈爾濱工業(yè)大學(xué)的校長商量，希望對方能為北斗計(jì)劃提供幾個(gè)博士生。對方十分爽快，“你去挑人，他們愿意去，我就放人。”卜慶君趕緊派人到哈工大，每個(gè)前來應(yīng)聘的博士生都會問兩個(gè)問題，“待遇多少?能解決住房嗎?”

而就在他們與博士生洽談的同時(shí)，廣東一家企業(yè)前來招聘，待遇是月薪五千，另提供一套住房。一個(gè)月之后，卜慶君的部下一個(gè)博士生都沒有招到，只有四五個(gè)本科生愿意前往北京。

領(lǐng)導(dǎo)覺得必須解決住房問題，不然沒有辦法吸引人才。于是，一方面開始著手蓋宿舍樓，另一方面開始跑到北京市規(guī)劃局，提出建立北斗計(jì)劃總站需要用地。規(guī)劃局很大方地表示，“你們是保密單位。順義那邊要哪塊，我們來安排。”主管領(lǐng)導(dǎo)表示太遠(yuǎn)，不滿意。對方又說，“那就沙河以北，哪塊都可以。”

“我們要上地。”

“其實(shí)我早就都看過了，就選好了上地。”如今，卜慶君對記者笑呵呵地回憶。但是，上地附近已經(jīng)完成了規(guī)劃，無法更改。卜慶君就與位于上地附近的航天城的負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)，在共用水電的情況下，劃撥出了附近的兩塊土地作為工作區(qū)和生活區(qū)。

記得那是1997年1月16日，距離春節(jié)還有三天，北斗地面中心的基建經(jīng)費(fèi)也最終敲定。

四

就在決策指揮層為這個(gè)項(xiàng)目奔忙的同時(shí)，北斗研發(fā)團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家也一直在進(jìn)行著自己的工作。他們?yōu)樽约憾ǔ龅哪繕?biāo)是“保八爭七” ——第一顆衛(wèi)星的發(fā)射時(shí)間保證在1998年，爭取提前到1997年。

但是一切遠(yuǎn)比設(shè)想的要復(fù)雜。

由于北斗系統(tǒng)的奠基理論為雙星定位，那么地面上的第三個(gè)點(diǎn)就需要有精確的地面高程，即地面高低分布的精確數(shù)據(jù)。對于科學(xué)家來說，這個(gè)高程數(shù)據(jù)是一個(gè)極為龐大的數(shù)字化工程。“我們有三十年海量的測繪資料，但這些資料都是紙質(zhì)的，必須全部數(shù)字化。”總參測繪局一位資深專家回憶說，“這就需要功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。但那個(gè)時(shí)候，擁有這樣的計(jì)算機(jī)都很困難。”

在總參測繪局局長袁樹友少將的記憶中，這項(xiàng)龐大的數(shù)字化工程是從1996年開始的。“那時(shí)候咱們的銀河計(jì)算機(jī)也滿足不了需求，專家還是建議購買國外的設(shè)備。”袁樹友對記者說。最終，巨型計(jì)算機(jī)引入了北斗計(jì)劃。

在北斗系統(tǒng)籌備之初，這些早已熟悉GPS的科學(xué)家為自己提出要求。“導(dǎo)航精度要高，要有自己的創(chuàng)新。”北斗系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師譚述森說。他所指的創(chuàng)新，是指北斗系統(tǒng)獨(dú)有的、GPS不具備的短報(bào)文通信功能。

“這120個(gè)字的短信功能有時(shí)候非常重要，用戶之間可以互相聯(lián)系。比如汶川地震的時(shí)候，所有通信都斷了，救援隊(duì)就依靠這個(gè)功能。”一位院士專家如實(shí)說。

除此之外，科學(xué)家們還制定了導(dǎo)航反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，在5秒之內(nèi)必須有所反饋。“其實(shí)5秒都會覺得時(shí)間長，咱們必須從用戶的角度出發(fā)。如果過了幾分鐘沒有導(dǎo)航顯示，那你肯定認(rèn)為這機(jī)器壞了。所以從一開始，我們這制定了5秒的標(biāo)準(zhǔn)。”譚述森說。

為了達(dá)到這些標(biāo)準(zhǔn)，北斗衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間推遲了兩年。直到2000年10月，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的第一顆衛(wèi)星才正式送入軌道。而在此六個(gè)月之前，北斗系統(tǒng)的理論奠基人陳芳允已經(jīng)因病去世。

“他去世的時(shí)候，我去他家了。唉……”卜慶君老人嘆了口氣。陳芳允最終沒能看到自己的理論成為現(xiàn)實(shí)。

時(shí)隔兩月，第二顆衛(wèi)星成功發(fā)射。此刻，從提出理論，到發(fā)射衛(wèi)星上天，北斗計(jì)劃已經(jīng)走過15年。

在最初的雙星定位理念實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，北斗總師孫家棟開始把自己的擔(dān)憂擺上桌面。“當(dāng)時(shí)就擔(dān)心如果兩顆星當(dāng)中有一顆壞了怎么辦。我就覺得這個(gè)問題很為難，無論如何也得向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。”孫家棟對記者回憶。于是，經(jīng)過申請，又補(bǔ)發(fā)了兩顆備份星。而在一切都看似順利推進(jìn)的時(shí)候，麻煩再次降臨。北斗一期和二期之間銜接的一顆衛(wèi)星發(fā)射成功之后突然全部斷電，完全報(bào)廢。為此，研究團(tuán)隊(duì)緊急制定了一個(gè)名為“泰山計(jì)劃”的方案，這樣的工作一直持續(xù)到當(dāng)年年底，以保證北斗計(jì)劃一期和二期的順利交接。

2003年12月開始，北斗系統(tǒng)正式開通開始向國內(nèi)用戶提供服務(wù)。作為測量技術(shù)手段，雖然目前北斗系統(tǒng)的應(yīng)用還遠(yuǎn)不如GPS一樣完善，但以往一直依賴于GPS授時(shí)、導(dǎo)航的用戶，開始多了一種選擇——而這從長遠(yuǎn)來說，無論是從國家戰(zhàn)略層面，還是在經(jīng)濟(jì)利益層面，都具有重要意義。

2007年2月，北斗二代論證會召開，已經(jīng)退休的很多領(lǐng)導(dǎo)仍到會參加。會議上，專家評估后宣布，當(dāng)12顆衛(wèi)星布網(wǎng)完成后，北斗系統(tǒng)的年產(chǎn)值可能達(dá)到500億。

如今，中國軍隊(duì)的導(dǎo)航和授時(shí)方式已經(jīng)逐步由GPS向北斗轉(zhuǎn)換，而金融、電力、漁政和森林防火等民間領(lǐng)域也逐漸嘗試使用北斗系統(tǒng)。2010年12月18日，北斗系統(tǒng)成功發(fā)射了第七顆衛(wèi)星。目前，北斗系統(tǒng)進(jìn)入了衛(wèi)星發(fā)射布網(wǎng)的高峰期。按計(jì)劃，到2020年，北斗將與GPS一樣，成為一個(gè)向全球提供服務(wù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。為人類貢獻(xiàn)了“司南”的中華民族，通過北斗計(jì)劃，進(jìn)入了定位和授時(shí)的宇航時(shí)代。

 

 

2010年11月16日，第八屆中國國際航空航天博覽會在廣東珠海市開幕，代表“北斗導(dǎo)航”工程的天地一體衛(wèi)星運(yùn)行沙盤在展會上亮相。

北斗應(yīng)用：近千億元的大蛋糕

同世界其他大國一樣，衛(wèi)星導(dǎo)航等許多高新技術(shù)往往源于軍事，最先用于國防，而最終將主要在民用領(lǐng)域顯示其市場價(jià)值。中國北斗系統(tǒng)建成以后年產(chǎn)值可達(dá)近千億元，但要在已經(jīng)被GPS壟斷的市場后來居上，則并非易事

美國GPS系統(tǒng)的研發(fā)始于1973年，而衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)引起廣泛關(guān)注，則要到近二十年以后的海灣戰(zhàn)爭中。當(dāng)時(shí)，美國的飛機(jī)、導(dǎo)彈、水面艦艇等依靠GPS這一撒手锏，發(fā)動起一場各軍兵種集團(tuán)作戰(zhàn)的戰(zhàn)爭，向全世界詮釋了現(xiàn)代戰(zhàn)爭的內(nèi)涵和規(guī)則。

隨著GPS向民用開放，它所蘊(yùn)藏的巨大商機(jī)被發(fā)掘。近年來，中國的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但95%的應(yīng)用都是建立在美國GPS之上。“如果一旦國際關(guān)系生變異或發(fā)生戰(zhàn)事，殃及中美關(guān)系，美國關(guān)閉覆蓋中國區(qū)域的GPS信號，后果將不堪設(shè)想。”總參謀部測繪局局長袁樹友少將對記者說。

這早有先例可循，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)發(fā)起人之一、國防科工委原副主任沈榮駿院士告訴記者，1996年臺灣海峽局勢緊張的時(shí)候，中國軍隊(duì)開展了一次大規(guī)模軍事演習(xí)，在關(guān)鍵時(shí)候，發(fā)現(xiàn)GPS信號忽然中斷。經(jīng)過專家調(diào)查分析，結(jié)論是人為造成的信號中斷。

“他們干擾你一下，在你的上空加一顆衛(wèi)星讓你打不準(zhǔn)，或者讓你根本就收不到信號，這是可以做到的。”中科院院士楊元喜對記者說。他進(jìn)一步指出，中國在這方面的安全隱患非常明顯，“我們的電力部門用的是GPS，我們的銀行體系、交通體系、電力部門、網(wǎng)絡(luò)部門、Email用的全是GPS，只要美國人稍微做一點(diǎn)手腳，我們的系統(tǒng)就可能全部癱瘓。更不用說是戰(zhàn)略武器，只要人家把時(shí)間稍微調(diào)整一點(diǎn)，我們的武器就可能同步不起來，會造成巨大失誤。”

記者走訪的諸多專家，幾乎都強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：事關(guān)國家核心利益的戰(zhàn)略部門如軍事、金融、交通、電力等部門，一定要用中國自己的北斗系統(tǒng)。

軍用帶動民用

大約從2004年開始，北斗系統(tǒng)逐步在中國軍事部門推廣使用。其中一個(gè)最典型的例子，是前幾年的一次反恐行動，即在喀什地區(qū)清剿一個(gè)恐怖訓(xùn)練營。“新疆軍區(qū)領(lǐng)導(dǎo)說，他們當(dāng)時(shí)靠的是兩個(gè)工具，一個(gè)直升機(jī)，另一個(gè)就是北斗。那個(gè)地方地形很復(fù)雜，這兩樣法寶幫助他們解決了問題。”中國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用管理中心副主任楊寶峰告訴記者。

據(jù)楊寶峰介紹，目前，北斗系統(tǒng)應(yīng)用于軍隊(duì)武器，通過該系統(tǒng)提高這些武器的精度。此外，北斗還廣泛應(yīng)用于邊防巡邏當(dāng)中。“比如新疆的邊防團(tuán)，他們出去巡邏別的可以不帶，但北斗必須帶。通過北斗系統(tǒng)，指揮所可以隨時(shí)監(jiān)測掌控情況。”

雖然中國軍隊(duì)越來越多地使用北斗系統(tǒng)，但尚未達(dá)至“強(qiáng)制使用”階段。“因?yàn)槲覀冇行┭b備是從國外進(jìn)口的，原來的系統(tǒng)就帶有GPS。今后，會逐漸從限制過渡到限制、禁止。”楊寶峰說。

但他也指出，研發(fā)能夠兼容各種系統(tǒng)的用戶機(jī)將是一個(gè)趨勢，“我們不完全排除GPS、格洛納斯，或者伽利略在中國的應(yīng)用，因?yàn)槊總€(gè)系統(tǒng)都有它本身的弱項(xiàng)。所以，我們計(jì)劃研發(fā)一種兼容的用戶機(jī)，既能接收北斗的信號，又能接收其他系統(tǒng)的信號，這對我們來講也是一個(gè)非常好的應(yīng)用方式。但我們也要強(qiáng)調(diào)獨(dú)立自主性，即在GPS出問題的時(shí)候，我們的北斗不受干擾。”

與其他系統(tǒng)的應(yīng)用功能相比，北斗一個(gè)最具特色的優(yōu)勢是它的短報(bào)文通信功能。也就是說，使用GPS可以確定自己的位置，但不能把自己的信息傳達(dá)出去，而北斗系統(tǒng)通過獨(dú)有的短信功能，可以向有關(guān)方面?zhèn)鬟_(dá)信息。“比如在戰(zhàn)爭中，通過這一功能，我們不僅知道自己的位置，還能向友鄰和上級報(bào)告我們的位置和時(shí)間校準(zhǔn)等數(shù)值。用我們測繪的語言來講，就是時(shí)間基準(zhǔn)和空間基準(zhǔn)的問題，這對作戰(zhàn)來講是非常重要的。”總參測繪局袁樹友局長說。

民用市場亟待拓展

2003年，北斗系統(tǒng)應(yīng)用主管部門上報(bào)國務(wù)院和中央軍委，建議批準(zhǔn)北斗系統(tǒng)向民用領(lǐng)域提供服務(wù)。

“軍隊(duì)和國防應(yīng)用的數(shù)量相對于系統(tǒng)的民用數(shù)量來講，簡直是小巫見大巫。北斗全球系統(tǒng)建成之后，民用將占據(jù)北斗系統(tǒng)用戶總量的95%以上。”北斗系統(tǒng)總工程師孫家棟院士告訴記者。

據(jù)中國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用管理中心常務(wù)副主任趙康寧介紹，目前，北斗的用戶以集團(tuán)用戶為主。除了國防部門以外，漁政、水文測報(bào)、交通運(yùn)輸監(jiān)控和森林防火部門是北斗的主要用戶。在這些部門里，北斗系統(tǒng)的使用占到30%左右。

因?yàn)楸倍返奶攸c(diǎn)，尤其是其短報(bào)文通信的功能，特別得到漁政、水文監(jiān)測和森林防火部門的青睞。“現(xiàn)在南海、東海等漁政部門主動放棄了GPS，而全部改用北斗了。為什么不用GPS呢?GPS只能告訴你所在位置的經(jīng)緯度，而在海洋里，光知道經(jīng)緯度意義不大，周圍都是海。但如果使用北斗，如果有臺風(fēng)，漁政部門就可以通知所有漁民;而如果一艘孤獨(dú)的漁船在茫茫大海上出現(xiàn)危險(xiǎn)，也可以通過北斗發(fā)短信求助，漁政系統(tǒng)可以立即告訴你離你最近的漁船在什么地方，最快的救援需要多長時(shí)間等等。”趙康寧說。

由此可見，北斗系統(tǒng)的優(yōu)越性在搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)尤其突出。事實(shí)上，普通百姓第一次聽聞北斗系統(tǒng)的名字，多是在2008年汶川地震期間。當(dāng)時(shí)，在基礎(chǔ)設(shè)施損壞、通信中斷的情況下，中國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用管理中心為救援部隊(duì)緊急配備了一千多臺“北斗一號”終端機(jī)，實(shí)現(xiàn)了各點(diǎn)位之間、點(diǎn)位與指揮部之間的直線聯(lián)絡(luò)，為指揮救災(zāi)發(fā)揮了重要作用。趙康寧首率救災(zāi)小分隊(duì)跑遍北川、綿竹，“北斗短信快報(bào)”使成千上萬人獲救，至今他一直感慨萬千!

除了導(dǎo)航、通信以外，北斗的一個(gè)重要功能是授時(shí)。在軍事領(lǐng)域，聯(lián)合攻擊炸彈之所以能夠精確地打擊目標(biāo)，是因?yàn)槠渫ㄟ^衛(wèi)星定位和高精度授時(shí)來對目標(biāo)進(jìn)行多維鎖定。而在民用領(lǐng)域，精度授時(shí)的概念則對金融和電力部門尤其重要。

“我打個(gè)比方：假如我們借美國2000億美元，應(yīng)該今天的零點(diǎn)之前還，但如果我們在零點(diǎn)零一秒還，一天的利息會是一個(gè)龐大的數(shù)字，差一秒即損失很多錢。”楊元喜院士如此形容精度授時(shí)的意義。

而在電力部門，“假如電力傳輸設(shè)備運(yùn)行時(shí)間不同步，輕則運(yùn)行設(shè)備失控，影響正常輸供，重則造成整個(gè)地區(qū)電網(wǎng)癱瘓。”國智恒電力管理科技公司董事長呂建光告訴記者，“而且，由于時(shí)間不同步，很難及時(shí)排查事故原因。”

目前，中國電力行業(yè)接收GPS授時(shí)信號是免費(fèi)的，GPS授時(shí)終端價(jià)格低廉，然而，“免費(fèi)午餐”意味著美國不承諾對任何應(yīng)用所產(chǎn)生的問題負(fù)責(zé)。2007年，曾有某省電網(wǎng)公司對其負(fù)責(zé)區(qū)域的電網(wǎng)GPS授時(shí)設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備完好率不足60%。為了解決這個(gè)問題，中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用管理中心牽頭，聯(lián)合相關(guān)企業(yè)自主研發(fā)了一個(gè)“北斗電力全網(wǎng)時(shí)間同步管理系統(tǒng)”，這一研究成果正在國家電力電網(wǎng)中推廣應(yīng)用。

少年北斗的煩惱

在2007年2月北斗二代的論證會上，專家論證認(rèn)為北斗系統(tǒng)建成以后，年產(chǎn)值可達(dá)到500億元。然而，在被 GPS壟斷的民用市場，北斗的推廣必然是一個(gè)緩慢的過程，急需破解產(chǎn)業(yè)困局。

“在全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，北斗系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)歷曲折，但扎實(shí)穩(wěn)健，有著自己“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。首先解決中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的有無問題;然后是完善系統(tǒng)功能，擴(kuò)大工作區(qū)域;最后建成中國特色的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。但是相比較而言，北斗系統(tǒng)還很年輕，有很多路要走。”總參測繪局局長袁樹友局長坦而言之。

國防科工委原副主任沈榮駿院士告訴記者，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)在1994年立項(xiàng)時(shí)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最大用戶量為80萬。而自2003年12月15日，第一代北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)建成并正式開通運(yùn)行以來，累計(jì)用戶數(shù)量剛突破7萬，這個(gè)數(shù)字還不到設(shè)計(jì)容量的十分之一。

整體用戶數(shù)量少是困擾北斗系統(tǒng)應(yīng)用的主要原因之一。“在全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，北斗系統(tǒng)的建設(shè)急需破解產(chǎn)業(yè)困局。”總參測繪局局長袁樹友少將表示。

相當(dāng)一部分人埋怨北斗系統(tǒng)的終端價(jià)格昂貴，而GPS終端物美價(jià)廉。事實(shí)上，GPS的終端之所以越來越便宜，就是因?yàn)橛脩魯?shù)量不斷上升推動GPS的產(chǎn)業(yè)化。

“上世紀(jì)90年代中期，李嘉誠先生的兒子李澤楷先生專程從國外帶過來送給我們GPS車載終端，索尼牌的，價(jià)格高得不得了，按當(dāng)時(shí)的匯率計(jì)算，一臺要5萬元左右。按照現(xiàn)在的物價(jià)計(jì)算，我們能買多少臺北斗啊?”沈榮駿說，“現(xiàn)在為什么GPS終端便宜了?用戶多了嘛!現(xiàn)在全球的GPS用戶數(shù)以億計(jì)，我們北斗才多少的量啊?”

用戶數(shù)量和終端價(jià)格是一對矛盾，此長彼消，不光影響價(jià)格，還直接決定了終端機(jī)的大小和款式。隨著用戶的不斷增加，北斗系統(tǒng)也有了手持機(jī)，接近手機(jī)大小。

“從技術(shù)上來講，其實(shí)還主要是產(chǎn)品化的問題。就像電器、手機(jī)那樣，如果要做得很小、很精細(xì)，我們在工藝上還有差距。北斗的終端機(jī)要像GPS做的那么小，可能還有一個(gè)過程。”趙康寧說。

業(yè)內(nèi)人士的共識是，北斗的應(yīng)用推廣，需要政策和市場的雙重努力。“政府應(yīng)當(dāng)加大政策支持力度，制定相關(guān)行業(yè)政策和產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。”孫家棟說。

中國的北斗系統(tǒng)，是上世紀(jì)80年代才剛剛實(shí)施的航天工程。“特別是2003年，北斗一代系統(tǒng)正式開通服務(wù)以來，隨著系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，漸漸需要在國家的層面，要有統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織的機(jī)制和機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)迅速發(fā)展的衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)。”沈榮駿院士很坦誠。

“北斗系統(tǒng)最終要走向市場，”楊寶峰說，“我們要發(fā)射35顆衛(wèi)星，投資600億元，這么大的投入，是需要市場支撐的。”他認(rèn)為，北斗系統(tǒng)的應(yīng)用在國內(nèi)市場應(yīng)占到70%以上才算合理，而要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)并非易事，需付出巨大的努力。

目前，GPS的ICD密碼和接收技術(shù)向全世界公開，世界各地廠商隨時(shí)可以制造GPS接收器，GPS不用投一分錢就可以迅速搶占市場。而北斗的ICD碼未公開，廠商要生產(chǎn)接收機(jī)，必須到有關(guān)部門申請，這也就在一定程度上限制了用戶的增加。多頭監(jiān)管帶來的內(nèi)耗，無疑也是體制之痛。

但是，如果ICD密碼公開，也可能導(dǎo)致國外廠家率先研發(fā)北斗終端機(jī)芯片，對剛剛起步的北斗系統(tǒng)民用開發(fā)廠商將是個(gè)不小的沖擊。

如何權(quán)衡此間的糾結(jié)與矛盾，是擺在北斗系統(tǒng)面前的一個(gè)挑戰(zhàn)。這一挑戰(zhàn)在2012年前后將顯得尤為突出。

隨著北斗系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大，這一龐大系統(tǒng)的管理工作也日漸繁重復(fù)雜。美、俄均成立了專門的高層機(jī)構(gòu)，協(xié)調(diào)管理衛(wèi)星導(dǎo)航定位與授時(shí)，由軍方直接管理著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。美國GPS系統(tǒng)即由國家天基PNT執(zhí)行委員會統(tǒng)一管理，該委員會由美國國防部和交通部共同主持，隸屬于白宮，直接協(xié)調(diào)國務(wù)院、內(nèi)務(wù)部、參謀長聯(lián)席會議、商務(wù)部、國土安全部、國家航空航天局等部門。

“我們也需要在國家層面，組建高于現(xiàn)有各個(gè)相關(guān)部門的機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)迅速發(fā)展的衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)。”沈榮駿坦言?！　?/p>

 

 

2010年12月17日，第7顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射前的星箭對接。12月18日，第7顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功進(jìn)入太空。

“天眼”的宇宙江湖

作為導(dǎo)航衛(wèi)星領(lǐng)域的新兵，中國的北斗計(jì)劃在面臨國際競爭的同時(shí)，也要利用規(guī)則尋求發(fā)展與合作

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

然而，北斗系統(tǒng)面對的卻是一個(gè)逐漸擁擠的軌道空間，這里遵從的是先來后到、對號入座的游戲規(guī)則，簡單的叢林法則并不能為國際成員搶奪更多的軌道資源。面對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盲區(qū)的解決之道。

人造星座

距離我們頭頂上空約2萬公里的中地球軌道，密布著源自多國的人造星座。

這些“星座”由各國的數(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)國家也在逐步實(shí)現(xiàn)其對太空導(dǎo)航資源的占用，就連一部分沒有實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航技術(shù)突破的國家也不甘落后，計(jì)劃于近年啟動各自的導(dǎo)航系統(tǒng)，太空勢必更加擁擠。

目前，中國的北斗系統(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乙苍谛袆?。由日本開發(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。

各國導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師們深知，經(jīng)過30多年的開發(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)行起來都是脆弱的。目前，各國的導(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。”多年參與國際導(dǎo)航合作工作的科技部國家遙感中心副主任景貴飛對《中國新聞周刊》表示，“但是，每個(gè)國家都需要本國使用的導(dǎo)航系統(tǒng)是可靠的。”

由于各國對導(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，對本國的軍事、交通、通信等方面來說依然關(guān)鍵。因?yàn)橐坏┲鲗?dǎo)國家的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)發(fā)生變動，作為用戶的其他國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

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。只要普通用戶裝有便攜式接收機(jī)，無論身處陸地、海上還是空中，都能收到GPS全球統(tǒng)一的固定信號，民用信號的定位精度是10米。

近年來，GPS經(jīng)過多次升級，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)方面擁有絕對優(yōu)勢。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的絕對優(yōu)勢還體現(xiàn)在它的世界市場占有率，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，銷售給國內(nèi)外的用戶。盡管GPS不為中國的廠商投資一美元，卻有中國境內(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)頭羊樹立的“高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求”，其他各國導(dǎo)航系統(tǒng)與之還有“若干數(shù)量級”的差距。如今，各國只能在美國人占領(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，各國的騰挪空間也微乎其微，在一定的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)展開“近身肉搏”成為唯一選擇，所以各國系統(tǒng)的優(yōu)劣已并不明顯。

作為與GPS共同支撐國際導(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，摧毀了用戶對格洛納斯的信心。在前蘇聯(lián)解體后，俄羅斯下滑的國民經(jīng)濟(jì)讓國家失去了維護(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。所幸俄羅斯近年來加強(qiáng)了對其導(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。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，然而各國在看到它經(jīng)歷了‘過山車’式的發(fā)展后，對這套系統(tǒng)缺乏足夠信心，這一點(diǎn)對于系統(tǒng)工程的前景是不小的麻煩。”景貴飛說。

此外，為了優(yōu)先保證軍事用途，格洛納斯系統(tǒng)目前對外開放的民用信號的定位精度僅為30米，這與GPS系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)有較大差距，這一劣勢使格洛納斯在與其他導(dǎo)航系統(tǒng)的國際市場競爭中處于下風(fēng)。

說到導(dǎo)航定位的精度，目前沒有任何系統(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，并且需要很長時(shí)間。”中國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用管理中心楊元喜院士對《中國新聞周刊》記者說。

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，還可以接受GPS和格洛納斯兩大系統(tǒng)的信號，對于渴望獲得穩(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，這對于尚未從金融危機(jī)中恢復(fù)的歐洲各國都是不小的負(fù)擔(dān)。資金問題令歐洲和世界遲遲見不到號稱“完美”的超級系統(tǒng)大發(fā)神威，歐洲人的導(dǎo)航系統(tǒng)推進(jìn)不見起色。

歐盟委員會發(fā)言人回答記者書面采訪時(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，中國北斗系統(tǒng)建設(shè)正穩(wěn)步推進(jìn)。雖然中國的導(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、歐洲各國在內(nèi)的密切關(guān)注。2010年1月以來連續(xù)發(fā)射5顆北斗工作衛(wèi)星的計(jì)劃，更令外界對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)國際委員會第五屆大會期間，負(fù)責(zé)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的中國官員，透露了中國北斗的部署計(jì)劃和使用頻段。

不過，在這次會議上，歐盟官員也表達(dá)了對北斗系統(tǒng)在頻段使用上的意見。一直為伽利略計(jì)劃擱置而犯愁的歐洲官員，面對北斗的強(qiáng)勢推進(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。”歐盟歐洲委員會在接受《中國新聞周刊》采訪時(shí)重申了伽利略的立場。

對此，中方一直堅(jiān)持自己的意見：按照國際電聯(lián)的規(guī)定和程序，中方對此導(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，有中國學(xué)者向歐洲方面提問：“頻段重疊等于干擾嗎?頻段重疊等于不兼容嗎?請回答Yes或No。”

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

曾多次參加國際導(dǎo)航系統(tǒng)協(xié)調(diào)會議的楊元喜說，在海外參會，最大的感受是但凡聽到關(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。

“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，他們不會公開這么講，但這個(gè)潛臺詞總是讓人不舒服。事實(shí)上，北斗是貢獻(xiàn)者。”一位業(yè)內(nèi)專家對記者說。

在觀察家看來，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)過近兩年的談判，中歐領(lǐng)導(dǎo)人在第六次首腦峰會期期間簽署了《中華人民共和國與歐洲共同體及其成員國關(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《中國國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，中國政府計(jì)劃通過向伽利略項(xiàng)目投資2億歐元的方式，購買伽利略項(xiàng)目的民用導(dǎo)航服務(wù)，并參加伽利略的開發(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，中國也成為參加伽利略計(jì)劃的第一個(gè)非歐盟成員國。

然而，伽利略計(jì)劃的投資方式卻于近年來發(fā)生轉(zhuǎn)變，歐盟各國從商業(yè)投資團(tuán)體手中全盤接管了嚴(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)以及各國對伽利略的不同意見，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?？萍疾恐睂俚闹袊鴩疫b感中心與歐盟歐洲委員會企業(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)在的問題對于伽利略和北斗來說都是利益攸關(guān)的問題。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。”歐盟歐洲委員會發(fā)言人表示。

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

“雙方競爭目前仍然存在。”景貴飛表示，“但現(xiàn)在需要通過雙邊和多邊會談解決的主要問題：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)。”

“在國際導(dǎo)航領(lǐng)域，北斗還是一個(gè)剛剛?cè)胄械男氯?。即便未來開放了北斗的接口，北斗依然需要利用西方主導(dǎo)的國際規(guī)則，通盤考慮自己在全球?qū)Ш绞袌錾系陌l(fā)展。”中國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用管理中心總工程師柳其許說。

歐盟委員會發(fā)言人對記者表示，歐盟完全支持中國發(fā)展自己的導(dǎo)航系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)可以通過合作取得積極成果。“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)國際委員會將在中國舉行年會。楊元喜認(rèn)為，這給北斗提供了一次難得的機(jī)會。

“我想，屆時(shí)關(guān)于北斗如何成為國際導(dǎo)航系統(tǒng)的‘貢獻(xiàn)者’的討論，將會超過關(guān)于‘麻煩制造者’的爭論。”楊元喜說。

景貴飛也表示，“雙方真正的合作才剛剛開始有些味道。”

 

 

4月10日4時(shí)47分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運(yùn)載火箭，成功將第八顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入太空預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。這是一顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星。這次發(fā)射是今年北斗導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星的第一次發(fā)射，也是我國“十二五”期間的首次航天發(fā)射。

“這里頭需要有很多技術(shù)力量，要靠我們自己。”

需要用一大段的篇幅，才可能較完整地寫下孫家棟的頭銜。在學(xué)術(shù)上，他是中國科學(xué)院院士;如果結(jié)合當(dāng)今中國科學(xué)領(lǐng)域最炙手可熱的名詞如 “北斗”“嫦娥”，那他是北斗導(dǎo)航衛(wèi)星第二代應(yīng)用衛(wèi)星的工程總師，也是中國探月工程總設(shè)計(jì)師;如果提及榮譽(yù)，他是中國“兩彈一星”功勛科學(xué)家，國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者……

中國空間技術(shù)研究院在1967年成立之初，孫家棟擔(dān)任中國第一顆人造地球衛(wèi)星技術(shù)負(fù)責(zé)人。從此孫家棟開始與衛(wèi)星結(jié)緣，先后擔(dān)任了中國第一顆遙感探測衛(wèi)星、第一顆返回式衛(wèi)星的技術(shù)負(fù)責(zé)人、總設(shè)計(jì)師。在中國自主研制發(fā)射的100個(gè)航天飛行器中，由孫家棟擔(dān)任技術(shù)負(fù)責(zé)人、總設(shè)計(jì)師或工程總師的就有34顆，被業(yè)界公認(rèn)為中國的“衛(wèi)星之父”。

2010年底的一天，孫家棟在中國航天科技集團(tuán)的辦公室里接受了記者的專訪，評述北斗計(jì)劃發(fā)展歷程以及中國衛(wèi)星整體發(fā)展?fàn)顩r。

衛(wèi)星導(dǎo)航功能是如何醞釀出來的?

孫家棟：1957年，蘇聯(lián)第一顆衛(wèi)星上天。在那個(gè)年代，上天很不容易，科學(xué)家們所有的精力都集中在怎么將衛(wèi)星送上去。至于送上去后干什么，當(dāng)然也有少數(shù)科學(xué)家證明研究，但重點(diǎn)還是集中在這個(gè)夢想—怎么樣擺脫地球引力的束縛，即上天。第一顆衛(wèi)星上天后，老百姓很激動很興奮，給科學(xué)家的震動也很大。

衛(wèi)星上天后，科學(xué)家們就開始想如何讓它為人類服務(wù)。衛(wèi)星有三個(gè)方面的用途：信息傳遞、信息獲取和導(dǎo)航。信息傳遞，比如說電視、通信。因?yàn)橛辛诵l(wèi)星，奧運(yùn)會才能一夜之間傳播到世界各地，才能成為一大筆盈利。

所謂的信息獲取，就是氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、天文衛(wèi)星等等。相當(dāng)于在衛(wèi)星上裝一個(gè)照相機(jī)，通過這個(gè)方法觀測地球或者太陽等其他星星。美國剛剛宣布說發(fā)現(xiàn)了離地球最近的黑洞，形成的時(shí)間也很短，才30多年。這個(gè)發(fā)現(xiàn)對科學(xué)的推動是非常厲害的，這也就是依靠了衛(wèi)星的信息獲取功能。

再往下發(fā)展，科學(xué)家們就想，衛(wèi)星發(fā)射上去之后，能不能把衛(wèi)星當(dāng)成一個(gè)自然星體去觀察呢?這就講到了導(dǎo)航問題。人類航海，一開始就是用北斗星來導(dǎo)航，通過測量北斗星的高度來換算出相應(yīng)的地球緯度。有了人造衛(wèi)星之后，能不能用它來導(dǎo)航呢?這個(gè)問題比較復(fù)雜。因?yàn)楸倍沸请x人們很遠(yuǎn)，角度變化很小。此外，經(jīng)過人們長期的觀察，跟北斗星之間的相對位置是可以換算出來的。而人造衛(wèi)星圍繞地球轉(zhuǎn)動很快，觀察計(jì)算起來很難。所以帶著這個(gè)問題，科學(xué)家們開始想盡一切辦法，動了很多腦筋。

經(jīng)過大量科學(xué)研究之后，科學(xué)家們在理論上把這個(gè)問題摸索清楚了。一顆衛(wèi)星傳遞下來的信號，經(jīng)過處理以后，與地球的圓面交叉以后，在地面上畫個(gè)圓環(huán)。假設(shè)有兩顆衛(wèi)星，就畫個(gè)圓環(huán)，兩個(gè)圓環(huán)一定有兩個(gè)交叉點(diǎn)，所以當(dāng)你接到兩個(gè)衛(wèi)星的信號的時(shí)候，你一定在這兩個(gè)交叉點(diǎn)的其中一個(gè)。假設(shè)你能接到三顆衛(wèi)星的信號，那么第三顆星和這兩顆星間又有一個(gè)交叉點(diǎn)，你所在那個(gè)交叉點(diǎn)一定是三顆星信號的交叉點(diǎn)。就這樣，利用天上三四顆衛(wèi)星傳下來的無線信號和地面的關(guān)系，經(jīng)過一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理以后，就可以做到精確定位。

但這又有另外一個(gè)問題：衛(wèi)星圍繞著地球在動，你怎么樣保證隨時(shí)隨地都能看見四顆星呢?所以，光有四顆星是不夠的，得圍繞地球多打星。這樣算來算去，得圍繞地球做一個(gè)網(wǎng)，這個(gè)網(wǎng)里有24顆衛(wèi)星。

這個(gè)理論是美國人先提出來的。美國的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)圍繞地球發(fā)射24顆衛(wèi)星，就可以保證在人類活動的大部分地區(qū)，任何時(shí)間地點(diǎn)都可以同時(shí)看到四顆星，可以滿足導(dǎo)航定位的問題。

美國GPS開始發(fā)展的時(shí)候，你就有所接觸了嗎?

孫家棟：那個(gè)時(shí)候，中國剛剛粉碎“四人幫”，改革開放初期。1979年鄧小平到美國訪問，就向美國總統(tǒng)提出來采購兩個(gè)大項(xiàng)目，一個(gè)是通訊衛(wèi)星，一個(gè)是遙感衛(wèi)星地面接收站。后來，我第一次作為中國代表團(tuán)成員，到美國去采購?fù)ㄓ嵭l(wèi)星。代表團(tuán)里還有中國科學(xué)院和廣播電視部的同志。我們在美國停留40多天，和美國航天局的人接觸，給我印象特別深。當(dāng)時(shí)，GPS剛開始起步，他們給我們講，GPS是要提供全球性服務(wù)的。事實(shí)上，GPS系統(tǒng)也是一步一步不斷在調(diào)整和改進(jìn)。一開始，GPS的目的性很強(qiáng)，就是為軍事服務(wù)，但是辦成了以后，美國人就漸漸發(fā)現(xiàn)民用領(lǐng)域的作用特別大。

中國的衛(wèi)星發(fā)展過程有什么特點(diǎn)?導(dǎo)航衛(wèi)星又是如何起步的?

孫家棟：1970年中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”號上天以后，我感覺國家對于航天事業(yè)的指導(dǎo)方針是非常明確的，可以歸納為四個(gè)字，就是發(fā)展“急用”和“實(shí)用”項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)，提出來先發(fā)展“尖兵”，也就是監(jiān)控衛(wèi)星。后來就開始研制返回式衛(wèi)星。前者是信息傳遞，后者就是信息獲取。在這個(gè)基礎(chǔ)上，就開始搞通訊衛(wèi)星，因?yàn)椴筷?duì)需要通訊。通訊衛(wèi)星沒上天以前，通訊就靠鐵路邊上的一排電線桿子。到了80年代初，就開始搞氣象衛(wèi)星。

80年代中期，有科學(xué)家開始反復(fù)探討衛(wèi)星導(dǎo)航問題，我印象最深的，是以陳芳允為代表提出的雙星定位理論。結(jié)合我們國家的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)力的情況，以及在國際上的地位，科學(xué)家們在一塊反復(fù)研究這個(gè)問題。得出的第一個(gè)意見是，我們國家在那個(gè)年代暫時(shí)還沒有建設(shè)全球性衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的需求。其次，要結(jié)合國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，得有個(gè)長遠(yuǎn)的規(guī)劃。根據(jù)當(dāng)時(shí)中國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，如果要搞一個(gè)全球性的衛(wèi)星系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)上難以承受。第三，那個(gè)時(shí)候的技術(shù)水平也難以保障，如果搞全球的導(dǎo)航定位，技術(shù)上需要克服很多困難。

但是，我們也認(rèn)為，當(dāng)時(shí)國家雖然沒有全球性的需要，但從長遠(yuǎn)考慮，今后建立全球性的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，對于本國經(jīng)濟(jì)發(fā)展一定是需要的。

北斗系統(tǒng)現(xiàn)在開始推廣民用，在應(yīng)用方面，北斗系統(tǒng)面臨什么挑戰(zhàn)?

孫家棟：我們要給使用者樹立信心，比如航天段的保證，不能說今天發(fā)六顆星，明天就壞三顆，那么誰還買你這個(gè)終端機(jī)?另外，地面管理等等也都是一套很復(fù)雜的系統(tǒng)，要對用戶負(fù)責(zé)，出現(xiàn)問題要給予及時(shí)有效的反饋與服務(wù)。此外，不能對軍用和民用區(qū)別看待。在和平時(shí)期，民用其實(shí)更重要。

總之，一定要讓用戶覺得方便可靠。GPS在市場上有如此大的份額，你不可能把他都擠出去。我的想法是，我們要加強(qiáng)和美國GPS的聯(lián)系，盡量做到互操作，同時(shí)不影響我們系統(tǒng)的獨(dú)立自主。也就是說，讓我們的用戶機(jī)既可以接受GPS的信號，又能接受北斗的信號，兩個(gè)信號可以同時(shí)綜合使用，提高精度。如果GPS搞“小動作”，可以把它關(guān)閉掉，我們自己的北斗可以獨(dú)立工作。這種芯片要靠我們自己開發(fā)，別人是不可能給你開發(fā)的。所以，這里頭需要有很多技術(shù)力量，要靠我們自己。不過，我想，要開發(fā)個(gè)芯片也不是什么難事。

我們使用的所有終端設(shè)備，要特別強(qiáng)調(diào)國產(chǎn)化。假如到了2020年，北斗的產(chǎn)值是四五千個(gè)億，而其中有三千個(gè)億是買外國的零部件回來裝的，中國的附加值就一千個(gè)億——咱們千萬別干這個(gè)事。在這個(gè)問題上，國家要下決心。

關(guān)于北斗系統(tǒng)的應(yīng)用，我感覺當(dāng)前形勢還是很好的，各級領(lǐng)導(dǎo)都開始認(rèn)識到民用領(lǐng)域的重要性。我感覺再有個(gè)兩三年時(shí)間，北斗系統(tǒng)基本組成一個(gè)區(qū)域網(wǎng)，到那個(gè)時(shí)候，北斗的應(yīng)用會達(dá)到一個(gè)高潮。 ★