解讀中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的未來(lái)

近日在上海舉行的第二屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)，會(huì)聚了當(dāng)今世界四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的代表以及中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、歐洲、日本衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主管部門的官員與頂尖專家，共同研討全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展，而中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)更成為關(guān)注的焦點(diǎn)。北斗未來(lái)還有哪些新的應(yīng)用？市場(chǎng)潛力幾何？中國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)如何定位？在接受采訪時(shí)，中外科學(xué)家向《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者解讀了“北斗”的未來(lái)。

“只有想不到的，沒有做不到的”

對(duì)于包括“北斗”在內(nèi)的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的潛在應(yīng)用，有人曾這樣評(píng)價(jià)：“只有想不到的，沒有做不到的?！痹诘诙弥袊?guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)上，中外專家用“超越想象力”呼應(yīng)了上述說(shuō)法。對(duì)此，有“GPS之父”稱譽(yù)的美國(guó)斯坦福大學(xué)教授帕金森用一連串實(shí)例予以詮釋。“我們剛剛完成重力探測(cè)B衛(wèi)星的試驗(yàn)。這項(xiàng)試驗(yàn)旨在驗(yàn)證愛因斯坦廣義相對(duì)論有關(guān)時(shí)空彎曲的理論?！?帕金森說(shuō)。

根據(jù)愛因斯坦的理論，空間和時(shí)間交織在一起，形成一種“時(shí)空”四維結(jié)構(gòu)，而地球的質(zhì)量會(huì)在這種結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生“凹陷”?？茖W(xué)家們將一個(gè)高精度陀螺儀送上地球軌道，使它的一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸指向一顆遙遠(yuǎn)的恒星作為參考點(diǎn)。在沒有任何外力作用的情況下，這一旋轉(zhuǎn)軸應(yīng)當(dāng)永遠(yuǎn)指向這一顆恒星。然而，如果空間是彎曲的，那么陀螺儀的指向會(huì)隨時(shí)間推移發(fā)生改變。通過(guò)GPS對(duì)這種改變進(jìn)行精密檢測(cè)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)地球周圍確實(shí)存在時(shí)空漩渦，其各項(xiàng)參數(shù)與愛因斯坦“時(shí)空彎曲”的預(yù)言完全相符。此外，帕金森還舉了這樣一個(gè)有趣的例子：“我們?cè)谝粋€(gè)農(nóng)場(chǎng)為拖拉機(jī)安裝GPS，將精密的自動(dòng)化用于粗糙的土地作業(yè)。最初，農(nóng)民不理解，表示反對(duì)。結(jié)果，這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用使其年收入達(dá)到5億美元?！?/P>

據(jù)介紹，GPS還將用于高鐵，第一步是做到在其即將撞到人時(shí)發(fā)出警告，第二步將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。在為汽車導(dǎo)航方面， GPS將與其他技術(shù)集成在一起，提醒司機(jī)何時(shí)減速，避免交通事故。除此之外，GPS還為波音737飛機(jī)進(jìn)行著陸測(cè)試。

歐洲太空局伽利略運(yùn)行和發(fā)展處官員海因認(rèn)為，目前衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)主要是定位、導(dǎo)航，然而作為其“副產(chǎn)品”的新功能還可用于監(jiān)測(cè)空間環(huán)境指標(biāo)、預(yù)報(bào)天氣、監(jiān)控土壤溫度與濕度等，未來(lái)這些功能會(huì)成為常規(guī)的應(yīng)用范疇。

對(duì)于中國(guó)“北斗”體現(xiàn)的想象力與創(chuàng)造力，歐美同行表示肯定。海因驚訝“北斗”的發(fā)展速度。帕金森則對(duì)“北斗”的獨(dú)特創(chuàng)新――將通信與導(dǎo)航緊密結(jié)合表示肯定：“既能知道‘我在哪里’，又能知道‘你在哪里’，這種體驗(yàn)是美妙的。”

據(jù)中國(guó)科學(xué)院院士楊元喜介紹，“北斗”將通信與導(dǎo)航、授時(shí)緊密結(jié)合，源自一種獨(dú)特設(shè)計(jì)，不僅可收發(fā)短信，且定位速度更快、授時(shí)更為精準(zhǔn)――定位精度為10米，測(cè)速精度為0.2米/秒，授時(shí)精度為50納米/秒。

“世界四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)永遠(yuǎn)是競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)”

在此次年會(huì)上，《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者獲悉，我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將按照三步走總體規(guī)劃分步實(shí)施：第一步，1994年啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)，2000年形成區(qū)域有源服務(wù)能力；第二步，2004年啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，2012年形成區(qū)域無(wú)源服務(wù)能力；第三步，2020年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)形成全球無(wú)源服務(wù)能力。

“世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不可或缺的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施”。中國(guó)“兩彈一星”功勛科學(xué)家、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師孫家棟院士認(rèn)為，面對(duì)現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)時(shí)間位置服務(wù)如此廣泛并充滿變革的需求，面對(duì)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)日新月異的進(jìn)步和各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)共同發(fā)展的愿景，參與衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)活動(dòng)的科學(xué)家承載著突破新科技、創(chuàng)造新服務(wù)、迎接新未來(lái)的責(zé)任。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程副總設(shè)計(jì)師譚述森告訴《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者，目前世界上已建成和正在建設(shè)的4大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)分別為：美國(guó)的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的“伽利略”和中國(guó)的“北斗”。其中，美國(guó)GPS系統(tǒng)已于上個(gè)世紀(jì)80年代建成，其他幾個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)仍處于建設(shè)階段。我國(guó)是繼美俄之后第3個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。

世界各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)間的兼容與互操作，是第二屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)的熱點(diǎn)話題之一。美國(guó)與歐盟均表達(dá)了愿與中國(guó)“北斗”合作的意愿。海因在談及全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)系時(shí)表示，“合作大于競(jìng)爭(zhēng)”。然而，在中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第22研究所研究員曹沖看來(lái)，美國(guó)的根本策略是要保持領(lǐng)先地位。它們一方面要通過(guò)合作了解競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，另一方面要在合作中將其標(biāo)準(zhǔn)推向世界各地。而這也為中國(guó)提供了發(fā)展空間。

神舟飛船總設(shè)計(jì)師、中國(guó)工程院院士戚發(fā)軔向《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者透露，神舟八號(hào)飛船和天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器將于今年下半年發(fā)射，預(yù)實(shí)施中國(guó)首次空間交會(huì)對(duì)接任務(wù)，其中將有“北斗”的貢獻(xiàn)。
　　
戚發(fā)軔說(shuō)，早在他擔(dān)任中國(guó)空間技術(shù)研究院副院長(zhǎng)時(shí)，曾親歷一場(chǎng)“要不要建設(shè)我國(guó)自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”的爭(zhēng)論。當(dāng)時(shí)一種觀點(diǎn)認(rèn)為，GPS已是一種成熟技術(shù)可“拿”來(lái)使用，我國(guó)資金有限，無(wú)須另行建設(shè)。最終，我國(guó)“863”計(jì)劃倡導(dǎo)人之一、著名航天專家陳芳允于1983年提出一種不同于GPS技術(shù)路線的雙星定位理論，用以解決在資金困難時(shí)期構(gòu)建衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的難題。1994年，我國(guó)啟動(dòng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)。戚發(fā)軔認(rèn)為，世界四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將永遠(yuǎn)是競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)，我國(guó)獨(dú)立、完整、可靠、自主地建立衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信念不能動(dòng)搖。

“名副其實(shí)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”

“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的格局，正在發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，即從單一的GPS系統(tǒng)時(shí)代向多星座并存兼容的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)代過(guò)渡?！辈軟_在接受《科學(xué)時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)透露，目前衛(wèi)星導(dǎo)航定位市場(chǎng)已演變?yōu)槊磕陜r(jià)值近千億美元的全球性產(chǎn)業(yè)鏈和戰(zhàn)略合作關(guān)系。據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模5年內(nèi)能夠達(dá)到1000億元，全球市場(chǎng)10年內(nèi)將達(dá)到3000億元以上。

曹沖認(rèn)為，衛(wèi)星導(dǎo)航是名副其實(shí)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，具有高成長(zhǎng)、高效益特點(diǎn)，是小投入、大產(chǎn)出的典型，具有可持續(xù)發(fā)展的強(qiáng)大潛力，生命期至少50年。據(jù)此，他特別指出，應(yīng)該把以“北斗”為核心的我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)作為基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)支撐系統(tǒng)，納入國(guó)家整體戰(zhàn)略。他認(rèn)為，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在面臨的重大挑戰(zhàn)是，在面臨全球其他三大系統(tǒng)挑戰(zhàn)的同時(shí)，我國(guó)行業(yè)發(fā)展缺乏整體戰(zhàn)略研究?！拔磥?lái)首先需要解決的問題就是行業(yè)戰(zhàn)略與國(guó)家戰(zhàn)略的對(duì)接?！辈軟_說(shuō)。[!--empirenews.page--]

衛(wèi)星導(dǎo)航“十二五”三大任務(wù)

1.在衛(wèi)星導(dǎo)航國(guó)家政策方面，實(shí)現(xiàn)重大突破，全方位推進(jìn)民用開放政策，形成國(guó)家級(jí)的系統(tǒng)管理體制機(jī)制、國(guó)家級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施與平臺(tái)；

2.在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的論證過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)全面突圍，成為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)核心之一，形成新時(shí)空泛在服務(wù)的產(chǎn)業(yè)支撐體系；

3.在產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?、規(guī)范化發(fā)展中，實(shí)現(xiàn)根本轉(zhuǎn)變，以市場(chǎng)為導(dǎo)向、企業(yè)為主體、效益為目標(biāo)，走“用產(chǎn)學(xué)研管”相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路，全方位推進(jìn)“技術(shù)國(guó)際化、產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化、應(yīng)用大眾化、服務(wù)產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)全球化”進(jìn)程，形成完整的產(chǎn)業(yè)體系和產(chǎn)業(yè)鏈。

（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用示意圖）