劉春保 (北京空間科技信息研究所)
?
2015年全球?qū)Ш叫l(wèi)星發(fā)展回顧
2015 Year in Review:Global Navigation Satellites
劉春保 (北京空間科技信息研究所)
2015年,全球共進(jìn)行導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射10次,成功10次,共計(jì)13顆導(dǎo)航衛(wèi)星。其中,美國(guó)3次,成功發(fā)射全球定位系統(tǒng)-2F(GPS-2F)衛(wèi)星3顆;歐洲3次,成功發(fā)射“伽利略-全運(yùn)行能力”(Galileo-FOC)衛(wèi)星6顆;中國(guó)3次,成功發(fā)射“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星4顆;印度1次,成功發(fā)射“印度區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”(IRNSS)衛(wèi)星1顆。截至2015年12月31日,國(guó)外在軌運(yùn)行導(dǎo)航衛(wèi)星77顆。提供導(dǎo)航服務(wù)的衛(wèi)星55顆,其中,美國(guó)GPS系統(tǒng)31顆,俄羅斯“全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”(GLONASS)23顆,日本“準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)”(QZSS)1顆(主要提供GPS增強(qiáng)服務(wù))。
截至2015年底,全球只有GPS、GLONASS和“北斗”區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)投入全面運(yùn)行服務(wù),為用戶(hù)提供定位、導(dǎo)航與授時(shí)(PNT)服務(wù),并可為GPS、GLONASS、“北斗”雙模、多模用戶(hù)提供高于單系統(tǒng)的定位、導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)。日本QZSS可提供GPS增強(qiáng)服務(wù),其自主導(dǎo)航信號(hào)尚不能單獨(dú)提供服務(wù)。
2015年,美國(guó)繼續(xù)保持GPS系統(tǒng)運(yùn)行與服務(wù)的穩(wěn)定,持續(xù)加快GPS系統(tǒng)星座的更新步伐,成功發(fā)射3顆GPS-2F衛(wèi)星,計(jì)劃于2016年初完成全部12顆 GPS-2F衛(wèi)星的部署,2017年前使M碼軍用信號(hào)、L2C和L5碼民用信號(hào)投入使用;同時(shí),美國(guó)空軍(USAF)已經(jīng)完成了GPS現(xiàn)代化計(jì)劃的調(diào)整,該計(jì)劃至少將持續(xù)至2033年。
2015年全球?qū)Ш叫l(wèi)星成功發(fā)射情況(按國(guó)家統(tǒng)計(jì))
截至2015年底國(guó)外導(dǎo)航衛(wèi)星在軌數(shù)量(按國(guó)家統(tǒng)計(jì))
GPS系統(tǒng)最新發(fā)展
目前,GPS系統(tǒng)空間段采用的27軌位基線擴(kuò)展星座,由分布在6個(gè)軌道面的27顆衛(wèi)星組成,其軌道高20200km、傾角55°。目前在軌工作衛(wèi)星數(shù)量31顆,空間信號(hào)用戶(hù)定位誤差1.6m,授時(shí)精度20ns。
截至2015年底,GPS系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展了2代6個(gè)型號(hào)衛(wèi)星,至2016年初,美國(guó)空軍將完成第二代GPS衛(wèi)星最后一個(gè)型號(hào)—GPS-2F衛(wèi)星全部12顆衛(wèi)星的發(fā)射,第三代GPS-3衛(wèi)星的發(fā)射進(jìn)入倒計(jì)時(shí)。
目前,美國(guó)正在發(fā)展第三代GPS系統(tǒng),至2015年底,洛馬公司與其合作伙伴ITT公司完成了首顆GPS-3衛(wèi)星核心模塊的匹配和任務(wù)數(shù)據(jù)單元軟件的審定,整星的熱真空試驗(yàn)也已于2015年秋季啟動(dòng),計(jì)劃于2016年9月具備初始發(fā)射條件。然而,由于新一代“運(yùn)行控制系統(tǒng)”(OCX)的拖延,GPS的OCX在2018年前才能具備支持GPS-3衛(wèi)星運(yùn)行的能力,也就是說(shuō):即使首顆GPS-3衛(wèi)星能夠在2016年或2017年發(fā)射,卻不能投入正常運(yùn)行。因此,GPS- 3衛(wèi)星與OCX的拖延已經(jīng)對(duì)GPS系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定的運(yùn)行構(gòu)成了潛在威脅。
GPS-3A衛(wèi)星在軌飛行示意圖
完成“體系結(jié)構(gòu)演進(jìn)計(jì)劃”(AEP)后的GPS系統(tǒng)地面控制段由2部分組成,即AEP系統(tǒng)和“發(fā)射、入軌、異常情況處理與運(yùn)行處置”(LADO)系統(tǒng)。在GPS系統(tǒng)運(yùn)行控制段中,AEP和LADO具有不同的功能,執(zhí)行不同的任務(wù)。
AEP的組成與功能:
1)完成最多31顆GPS工作衛(wèi)星的指揮、控制等運(yùn)行管理工作;
2)1個(gè)主控站+1個(gè)備份主控站;
3)4副專(zhuān)用地面上行天線+8副美國(guó)空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)的上行天線;
4)6個(gè)專(zhuān)用監(jiān)測(cè)站+10個(gè)隸屬于美國(guó)國(guó)家地理空間情報(bào)局的監(jiān)測(cè)站。
LADO的主要功能與任務(wù):
1)利用美國(guó)空軍的衛(wèi)星控制網(wǎng)進(jìn)行除工作衛(wèi)星外其他GPS系統(tǒng)在軌衛(wèi)星的指揮與控制管理;
2)在軌衛(wèi)星異常情況處置;
3)衛(wèi)星發(fā)射與發(fā)射后衛(wèi)星的管理;
4)衛(wèi)星壽命終結(jié)時(shí)的處置操作。
由于OCX系統(tǒng)研發(fā)的拖延,至2015年底,GPS系統(tǒng)運(yùn)行控制段尚不具備GPS-3衛(wèi)星發(fā)射和運(yùn)行管理能力。因此,在完成運(yùn)行控制段OCX第1階段(OCX Block0)的改進(jìn)之前,美國(guó)空軍不具有發(fā)射、管理GPS-3衛(wèi)星的能力。
美國(guó)空軍GPS系統(tǒng)未來(lái)的更新、補(bǔ)充計(jì)劃
2015年2月,美國(guó)空軍向眾議院國(guó)防委員會(huì)提交了題為《GPS系統(tǒng)星座更新、補(bǔ)充》的報(bào)告,從衛(wèi)星與運(yùn)載火箭采購(gòu)、2014年與2015年計(jì)劃的對(duì)比、在軌衛(wèi)星狀態(tài)、發(fā)射計(jì)劃的確定等多個(gè)方面回答了國(guó)會(huì)國(guó)防委員會(huì)提出的質(zhì)詢(xún),以消除其對(duì)保證GPS系統(tǒng)可用性與可持續(xù)性的疑慮。
(1)GPS衛(wèi)星與運(yùn)載火箭的采購(gòu)計(jì)劃
美國(guó)空軍已經(jīng)簽署了8顆GPS-3衛(wèi)星的采購(gòu)合同,此外第9、10顆衛(wèi)星的采購(gòu)方案已經(jīng)獲得了美國(guó)政府的批準(zhǔn),第11~32顆GPS-3衛(wèi)星的采購(gòu)活動(dòng)計(jì)劃于2016年初啟動(dòng),首先開(kāi)展設(shè)計(jì)成熟度審查與風(fēng)險(xiǎn)降低活動(dòng),研發(fā)合同的授出時(shí)間為2018年。依據(jù)已經(jīng)簽署的采購(gòu)合同,第1~8顆GPS-3衛(wèi)星將分別在2016-2020年間具備初始發(fā)射能力。
由于GPS-3衛(wèi)星與OCX研發(fā)的拖延,美國(guó)空軍于2015年調(diào)整了GPS-3衛(wèi)星的采購(gòu)計(jì)劃。美國(guó)空軍認(rèn)為:維持一個(gè)可承受、可持續(xù)的星座,要求在具有可承受性、可持續(xù)性的更新、補(bǔ)充策略與穩(wěn)定的衛(wèi)星生產(chǎn)線之間取得平衡。維持GPS系統(tǒng)星座要以星座的需求為依據(jù),保持衛(wèi)星采購(gòu)的持續(xù)性,同時(shí)保有衛(wèi)星的高速生產(chǎn)能力。生產(chǎn)速度的調(diào)整,應(yīng)尋求最大生產(chǎn)能力儲(chǔ)備與初期衛(wèi)星最小儲(chǔ)存成本之間的平衡。雖然2014財(cái)年的計(jì)劃有利于降低近期成本,但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,新的生產(chǎn)計(jì)劃可使GPS系統(tǒng)星座的維持具有更好的可承受性與可持續(xù)性。
原(2014財(cái)年)采購(gòu)計(jì)劃:2015年2顆(從第9顆GPS-3衛(wèi)星開(kāi)始),2016財(cái)年2顆,2017財(cái)年3顆,2018財(cái)年3顆。
未來(lái)GPS-3衛(wèi)星具備初始發(fā)射能力的時(shí)間1)
新(2015財(cái)年修訂后的)采購(gòu)計(jì)劃:2015財(cái)年1顆(從第9顆GPS-3衛(wèi)星開(kāi)始),2016財(cái)年1顆,2017財(cái)年3顆,2018財(cái)年3顆。
對(duì)比2014、2015財(cái)年的采購(gòu)計(jì)劃,顯然美國(guó)空軍放慢了GPS-3衛(wèi)星的采購(gòu)步伐,2015-2018年間的衛(wèi)星采購(gòu)數(shù)量從2014財(cái)年的10顆減少至2015財(cái)年的8顆,顯然這將對(duì)未來(lái)GPS系統(tǒng)星座的更新、補(bǔ)充構(gòu)成影響,這也是引發(fā)美國(guó)國(guó)會(huì)、GPS應(yīng)用團(tuán)體廣泛擔(dān)憂的重要原因。
2014、2015財(cái)年GPS-3衛(wèi)星采購(gòu)計(jì)劃對(duì)比
與之相反,美國(guó)空軍卻對(duì)保證未來(lái)GPS系統(tǒng)的可用性與可持續(xù)性充滿(mǎn)了信心。美國(guó)空軍認(rèn)為:根據(jù)GPS系統(tǒng)在軌衛(wèi)星的健康狀態(tài)、衛(wèi)星在軌延壽技術(shù)的使用和新衛(wèi)星的補(bǔ)充發(fā)射等,美國(guó)空軍完全可以滿(mǎn)足未來(lái)GPS系統(tǒng)可用性的要求。
美國(guó)空軍認(rèn)為:首先,2014年11月19日,GPS系統(tǒng)星座中至少有30顆在軌衛(wèi)星處于健康狀態(tài),且另有1顆剛剛發(fā)射的GPS-2F衛(wèi)星完成檢測(cè)后,即可投入運(yùn)行,使健康衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到31顆;其次,2015-2016年,美國(guó)空軍將完成剩余4顆GPS-2F衛(wèi)星的發(fā)射,可替換星座中超期服役的GPS-2A衛(wèi)星,繼續(xù)改善GPS系統(tǒng)星座的狀態(tài);第三,通過(guò)改進(jìn)電池充電方法,可使18顆在軌運(yùn)行的GPS-2R和2RM衛(wèi)星分別至少延長(zhǎng)1~2年,進(jìn)一步改善GPS系統(tǒng)空間星座的狀態(tài);最后,未來(lái)美國(guó)空軍將利用GPS-3衛(wèi)星替換星座中的GPS-2R和2RM衛(wèi)星,從而解決GPS星座面臨的中、長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)。
按照上述設(shè)想,GPS現(xiàn)代化計(jì)劃將實(shí)施至2033年,即完成最后一顆GPS-3C衛(wèi)星的發(fā)射,保證GPS系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。
(2)衛(wèi)星研發(fā)與發(fā)射進(jìn)度拖延的風(fēng)險(xiǎn)
美國(guó)空軍認(rèn)為,GPS系統(tǒng)衛(wèi)星研發(fā)與發(fā)射進(jìn)度拖延的風(fēng)險(xiǎn)主要包括:首顆GPS-3衛(wèi)星(SV01)交付、GPS-3空間系統(tǒng)運(yùn)行人員任務(wù)準(zhǔn)備、OCX計(jì)劃關(guān)于現(xiàn)有衛(wèi)星和GPS-3衛(wèi)星控制部分的實(shí)施等3個(gè)方面的拖延,且已經(jīng)采取了措施,以降低上述風(fēng)險(xiǎn)。首先,利用綜合基線計(jì)劃管理,并重新配置解決技術(shù)問(wèn)題的相關(guān)資源,美國(guó)空軍正在降低GPS-3衛(wèi)星研發(fā)與交付的風(fēng)險(xiǎn);其次,美國(guó)空軍已經(jīng)修訂了任務(wù)準(zhǔn)備活動(dòng)計(jì)劃,確認(rèn)了空間運(yùn)行人員完成發(fā)射與檢查任務(wù)準(zhǔn)備的時(shí)間;第三,美國(guó)空軍已經(jīng)完成了現(xiàn)有衛(wèi)星與新一代衛(wèi)星(GPS-3)運(yùn)行與維持備選方案的工程研究。在OCX尚未完成準(zhǔn)備的條件下,美國(guó)空軍確定了整個(gè)計(jì)劃進(jìn)度的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),并啟動(dòng)了備選計(jì)劃,修改了現(xiàn)有體系,在OCX全面投入運(yùn)行前為系統(tǒng)運(yùn)行提供支持。
按照GPS標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)性能規(guī)劃(2008年版)的規(guī)定,GPS系統(tǒng)星座保持至少24顆運(yùn)行衛(wèi)星可用的概率在95%以上。美國(guó)空軍的評(píng)估表明:GPS系統(tǒng)不能滿(mǎn)足上述承諾與規(guī)定的功能,可用性的風(fēng)險(xiǎn)是較低的。除上述風(fēng)險(xiǎn)外,GPS系統(tǒng)星座所面臨的最大風(fēng)險(xiǎn)是所有天基系統(tǒng)都要面對(duì)的,包括:在軌衛(wèi)星的災(zāi)難性失效、發(fā)射失敗和地面系統(tǒng)的脆弱性。為降低上述風(fēng)險(xiǎn),使其處于較低水平,“星座維持評(píng)估團(tuán)隊(duì)”(CSAT)程序用于按需要提出更新、補(bǔ)充建議。目前,美國(guó)空軍可通過(guò)執(zhí)行GPS-2R和2RM衛(wèi)星改進(jìn)電池充電控制程序、2016財(cái)年前完成剩余GPS-2F衛(wèi)星的發(fā)射、提供向GPS-3過(guò)渡穩(wěn)健的星座需求的專(zhuān)家評(píng)估等手段,保持GPS系統(tǒng)24顆衛(wèi)星可用概率為95%以上,使GPS系統(tǒng)健康地走向未來(lái)。
GPS-3衛(wèi)星與OCX研發(fā)拖延導(dǎo)致成本大幅上升
雖然,美國(guó)空軍對(duì)保證GPS系統(tǒng)服務(wù)的可用性和發(fā)展的可維持性充滿(mǎn)信心,但是美國(guó)國(guó)會(huì)還是對(duì)GPS-3衛(wèi)星和OCX研發(fā)的拖延和由此造成的成本上升表現(xiàn)出了極大的擔(dān)憂。2015年3月,美國(guó)政府問(wèn)責(zé)辦公室(GAO)發(fā)布的《國(guó)防采購(gòu):選定武器系統(tǒng)評(píng)估》報(bào)告指出:GPS-3衛(wèi)星和OCX系統(tǒng)研發(fā)的拖延,使GPS系統(tǒng)現(xiàn)代化的投入不斷增長(zhǎng),對(duì)GPS系統(tǒng)的維持與發(fā)展均構(gòu)成了潛在威脅。
《國(guó)防采購(gòu):選定武器系統(tǒng)評(píng)估》報(bào)告表示:與2013財(cái)年相比,因計(jì)劃拖延,2014財(cái)年GPS-3衛(wèi)星和OCX的研發(fā)投入分別從44億美元和35億美元增長(zhǎng)至49億美元和41億美元,即在過(guò)去的一年中,GPS-3衛(wèi)星與OCX的投入增長(zhǎng)了11億美元,必將對(duì)GPS系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展構(gòu)成影響。
由于GPS-3衛(wèi)星有效載荷研發(fā)遇到了重大問(wèn)題(主要包括設(shè)計(jì)更改和內(nèi)部信號(hào)干擾),導(dǎo)致首顆GPS-3衛(wèi)星的交付時(shí)間至少已經(jīng)推遲了28個(gè)月。而且首顆GPS-3衛(wèi)星測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的全面改進(jìn),有可能產(chǎn)生新的拖延,從而進(jìn)一步加大成本增長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。
與GPS-3衛(wèi)星的研發(fā)相比,OCX系統(tǒng)研發(fā)的拖延更為嚴(yán)重,其關(guān)鍵能力的交付時(shí)間已經(jīng)推遲了4年。GAO的調(diào)研表明:造成OCX計(jì)劃嚴(yán)重拖延的主要原因包括計(jì)劃調(diào)整、遠(yuǎn)高于預(yù)期的軟件缺陷水平和由此造成的重大返工與代碼增長(zhǎng)。GAO將產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因歸結(jié)為對(duì)OCX技術(shù)復(fù)雜程度與工作量的認(rèn)識(shí)不足或嚴(yán)重低估。
Galileo系統(tǒng)是歐洲獨(dú)立發(fā)展的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng),提供高精度、高可靠性的定位服務(wù)。Galileo系統(tǒng)由30顆衛(wèi)星組成,其中27顆工作星、3顆備份星。衛(wèi)星分布在3個(gè)中地球軌道(MEO)上,軌道高23600km、傾角56°,軌道面間夾角120°,軌道周期14h4min,地面軌跡重復(fù)周期10天,每個(gè)軌道上部署9顆工作星和1顆備份星。
2014、2015年Galileo系統(tǒng)發(fā)展計(jì)劃對(duì)比圖
Galileo系統(tǒng)現(xiàn)狀
Galileo-FOC衛(wèi)星首次發(fā)射部分失利后,2015年歐洲加快了Galileo系統(tǒng)的部署步伐,成功完成3次、6顆Galileo-FOC衛(wèi)星的發(fā)射,并于2015年初完成了首次發(fā)射的2顆Galileo-FOC衛(wèi)星的拯救工作,努力為2016年投入初始運(yùn)行創(chuàng)造條件。
目前,Galileo系統(tǒng)在軌衛(wèi)星12顆,分別為4顆“伽利略-在軌驗(yàn)證”(Galileo-IOV)和8顆Galileo-FOC衛(wèi)星。Galileo系統(tǒng)尚處于系統(tǒng)部署階段,不提供定位、導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)。
2015年,歐洲航天局(ESA)發(fā)布了3個(gè)Galileo系統(tǒng)用戶(hù)文件,標(biāo)志著Galileo系統(tǒng)信號(hào)與服務(wù)定義工作持續(xù)推進(jìn),包括:2015年4月發(fā)布《Galileo系統(tǒng)NeQuick電離層修正模型》1.1版、2015年9月發(fā)布《Galileo系統(tǒng)開(kāi)放服務(wù)空間信號(hào)接口控制文件》1.2版和《Galileo系統(tǒng)空間信號(hào)運(yùn)行狀態(tài)定義》1.2版。
Galileo發(fā)展計(jì)劃調(diào)整
2014年Galileo-IOV衛(wèi)星首次發(fā)射的失利與后續(xù)發(fā)射活動(dòng)的推遲,對(duì)Galileo系統(tǒng)發(fā)展造成的影響是不可忽視的。同時(shí),按Galileo系統(tǒng)的定義,其空間星座由30顆衛(wèi)星組成,而目前歐洲僅完成了26顆Galileo衛(wèi)星的采購(gòu),尚不能滿(mǎn)足Galileo系統(tǒng)投入全面運(yùn)行的要求。為此,2015年歐洲再次調(diào)整了Galileo系統(tǒng)的發(fā)展計(jì)劃,系統(tǒng)投入全面運(yùn)行的時(shí)間從2014年計(jì)劃中的2018年,推遲為2015年計(jì)劃中的2020年。對(duì)比2014年、2015年的Galileo系統(tǒng)發(fā)展計(jì)劃可以發(fā)現(xiàn):2017年前2個(gè)計(jì)劃基本相同,即完成Galileo系統(tǒng)初始運(yùn)行能力的部署;2個(gè)計(jì)劃的最大區(qū)別在于,2015年的計(jì)劃將Galileo系統(tǒng)完成全面運(yùn)行能力建設(shè)的時(shí)間從2018年調(diào)整為2020年。對(duì)于上述計(jì)劃調(diào)整,歐洲給出的解釋是:Galileo系統(tǒng)的發(fā)展將采取更加穩(wěn)妥的策略。然而,實(shí)際情況并非完全如此。
首先,2010年ESA授予OHB公司和英國(guó)薩瑞衛(wèi)星技術(shù)公司(SSTL)的Galileo-IOV衛(wèi)星研制合同僅包含22顆衛(wèi)星,即使加上4顆Galileo-IOV衛(wèi)星,目前歐洲也僅采購(gòu)了26顆Galileo衛(wèi)星。也就是說(shuō),離部署由30顆衛(wèi)星組成的、完整的Galileo系統(tǒng)空間段還少4顆衛(wèi)星。按計(jì)劃,2016年歐洲將啟動(dòng)新的Galileo-IOV衛(wèi)星采購(gòu)活動(dòng),以滿(mǎn)足投入全面運(yùn)行的要求。
其次,雖然歐洲已經(jīng)完成了首批2顆Galileo-IOV衛(wèi)星的拯救工作,軌道高度增加了3500km,但并非Galileo的工作軌道,軌道周期與傾角也不相同,能否用于提供正常的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)尚沒(méi)有明確的結(jié)論;再加上1顆Galileo-IOV衛(wèi)星因電源故障于2014年4月失效,使能夠投入運(yùn)行服務(wù)的Galileo衛(wèi)星可能只有23顆。因此,2016年歐洲Galileo衛(wèi)星的采購(gòu)數(shù)量也將受上述2個(gè)因素的影響,有可能達(dá)到7顆。
截至2015年12月31日,俄羅斯在軌導(dǎo)航衛(wèi)星28顆,其中GLONASS-M衛(wèi)星26顆,GLONASS-K1衛(wèi)星2顆,提供定位、導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)的衛(wèi)星23顆,全部為GLONASS-M型號(hào)。
自2011年底GLONASS系統(tǒng)全面恢復(fù)以來(lái),除2014年因系統(tǒng)故障造成2次服務(wù)短時(shí)中斷外,俄羅斯基本保證了GLONASS系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與服務(wù),提升了俄羅斯在全球定位、導(dǎo)航與授時(shí)領(lǐng)域的地位和全球影響力。而且,更加開(kāi)放的態(tài)度也使GLONASS系統(tǒng)的發(fā)展受益。然而,受2014年烏克蘭沖突的影響,西方國(guó)家對(duì)俄羅斯進(jìn)行了制裁,其中包括停止提供GLONASS-K衛(wèi)星研發(fā)所需的抗輻射加固器件,使GLONASS-K衛(wèi)星的研制受到重大影響。
2015年3月,俄羅斯航天系統(tǒng)公司(RCS)與信息衛(wèi)星系統(tǒng)-列舍特涅夫公司(ISS Reshetnev)共同宣布,將研發(fā)全部由俄羅斯部件組成的GLONASS-K衛(wèi)星。俄羅斯航天系統(tǒng)公司首席執(zhí)行官Andrew Tyulina稱(chēng):俄羅斯計(jì)劃盡可能快地在GLONASS衛(wèi)星上停止使用采購(gòu)自國(guó)外的電子器件,計(jì)劃在2019年前使GLONASS衛(wèi)星電子器件的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到80%。
負(fù)責(zé)GLONASS系統(tǒng)衛(wèi)星研發(fā)的俄羅斯信息衛(wèi)星系統(tǒng)-列舍特涅夫公司CEO稱(chēng):自主研發(fā)GLONASS-K2所需的抗輻射加固器件至少需要1~2年的時(shí)間。為此,將繼續(xù)生產(chǎn)7顆GLONASS-K1衛(wèi)星,使該型號(hào)衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到9顆,而不是原計(jì)劃的2顆,以滿(mǎn)足GLONASS系統(tǒng)維持與發(fā)展的需要。
GLONASS-K衛(wèi)星在俄羅斯GLONASS系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展中占有非常重要的位置,是GLONASS系統(tǒng)全面融入全球衛(wèi)星導(dǎo)航體系,提升俄羅斯在全球定位、導(dǎo)航與授時(shí)領(lǐng)域地位的重要支撐。GLONASS分為2個(gè)型號(hào),即GLONASS-K1和K2,按最初的研發(fā)計(jì)劃,GLONASS-K1為試驗(yàn)衛(wèi)星,用于衛(wèi)星結(jié)構(gòu)、功能、新信號(hào)與新技術(shù)的試驗(yàn)與驗(yàn)證。GLONASS-K2為工作星,計(jì)劃采購(gòu)數(shù)量27顆,用于替代現(xiàn)役的GLONASS-M衛(wèi)星,并將GLONASS系統(tǒng)空間段擴(kuò)展為30顆衛(wèi)星組成的星座。
2015年1月9日,日本發(fā)布了新的航天基本計(jì)劃。在計(jì)劃的第四章“航天政策的具體措施”中明確指出:強(qiáng)化航天在安全保障領(lǐng)域的應(yīng)用,強(qiáng)化日本的導(dǎo)航、通信和情報(bào)收集等航天系統(tǒng)。具體講,要確立QZSS的7星體制,實(shí)現(xiàn)“持續(xù)導(dǎo)航”能力,以此為前提討論如何在安全保障方面的有效運(yùn)用。
QZSS發(fā)展路線圖
日本新的航天基本計(jì)劃指出:2020年QZSS的首顆衛(wèi)星“指路”(Michibiki)將到達(dá)設(shè)計(jì)壽命,因此應(yīng)從2015年開(kāi)始研制“指路”的后續(xù)衛(wèi)星,維持由4顆衛(wèi)星組成的QZSS。2017年將著手研制新增的3顆衛(wèi)星,并于2023-2024年使上述衛(wèi)星投入運(yùn)行,完成能夠提供連續(xù)導(dǎo)航定位能力的、由7顆衛(wèi)星組成的QZSS。
因此,日本政府已經(jīng)明確了發(fā)展由7顆衛(wèi)星組成的QZSS計(jì)劃,2024年前完成系統(tǒng)部署。
與首顆QZSS衛(wèi)星“指路”相比,第2~4顆QZSS衛(wèi)星在導(dǎo)航信號(hào)上有一定變化,主要變化為地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星增加了主要用于災(zāi)難與應(yīng)急管理的短信服務(wù)。
第2~4顆QZSS衛(wèi)星將在2016-2017年間發(fā)射,完成在軌測(cè)試后,計(jì)劃于2018年投入運(yùn)行,主要為日本與亞太地區(qū)提供GPS增強(qiáng)服務(wù),并播發(fā)自主導(dǎo)航信號(hào),提高定位、導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)的性能。
繼2014年印度IRNSS取得重要進(jìn)展后,2015年印度繼續(xù)穩(wěn)步推進(jìn)IRNSS系統(tǒng)的建設(shè)。2015年3月28日,印度成功發(fā)射了第4顆IRNSS衛(wèi)星,使IRNSS系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到4顆。雖然印度IRNSS系統(tǒng)的建設(shè)已經(jīng)取得了一些成就,然而與其計(jì)劃于2016年完成7顆衛(wèi)星組成的IRNSS系統(tǒng)的部署,并投入運(yùn)行仍有較大差距。為此,2015年11月,印度宣布加快IRNSS系統(tǒng)的部署,于2016年3月底前發(fā)射3顆IRNSS衛(wèi)星,完成系統(tǒng)部署,以保證IRNSS系統(tǒng)于2016年投入運(yùn)行。
印度IRNSS系統(tǒng)的發(fā)展開(kāi)始于2006年,同年5月印度政府批準(zhǔn)了IRNSS計(jì)劃,投資約3.5億美元建設(shè)由7顆GEO軌道和傾斜地球同步衛(wèi)星軌道(IGSO)的衛(wèi)星和地面控制段、用戶(hù)段組成的區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng),使印度擁有完全自主的軍事與民用衛(wèi)星導(dǎo)航能力。
IRNSS衛(wèi)星采用與印度氣象衛(wèi)星卡帕娜-1 (Kalpana-1)相似的平臺(tái),質(zhì)量約為1370kg,太陽(yáng)電池總功率1600W。有效載荷包括2個(gè)40W的固態(tài)功率放大器、時(shí)鐘管理與控制單元頻率發(fā)生與調(diào)制單元、導(dǎo)航處理器、信號(hào)發(fā)生器和原子鐘等。導(dǎo)航頻率選用S頻段(2492.08MHz)和L頻段(L5,1176.45MHz)。
與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)大多選擇L頻段播發(fā)導(dǎo)航系統(tǒng)不同,印度IRNSS系統(tǒng)在L5頻段和S頻段各播發(fā)1個(gè)軍用信號(hào)和1個(gè)民用信號(hào),以滿(mǎn)足印度軍事與民用衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)的需求。
此外,印度設(shè)想在IRNSS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展由18顆衛(wèi)星組成的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。然而從星座構(gòu)型的角度分析,18顆衛(wèi)星組成的空間星座難以形成較為理想的全球覆蓋,定位、導(dǎo)航與授時(shí)服務(wù)的性能較低,全球民用衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域缺乏足夠的競(jìng)爭(zhēng)力。