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走向振兴的“格鲁纳斯”


 

 

 

 

 

 

 

    生不逢时一蹶不振
    “格鲁纳斯”是俄罗斯的全球卫星导航系统。在上世纪90年代中期,他也曾风光一时,能够与美国的GPS相提并论。“格鲁纳斯”星座由24颗卫星组成,其第一颗卫星于1982年发射,比第一颗GPS卫星发射晚了4年。但在1995年美国宣布GPS达到完善阶段的时候,“格鲁纳斯”在1996年初期也达到了比较完善的阶段。1994年和1995年两年间,俄罗斯进行了六次发射,将18颗卫星送入轨道,使得“格鲁纳斯”星座的部署趋于完整。这时,“格鲁纳斯”进入了其发展历程中的最佳服务状态。之后,俄罗斯经济进入困境,补网卫星的发射资金不能到位,“格鲁纳斯”系统的维持与发展遇到了前所未有的困难。因为,其组网卫星的设计寿命为3年,只有适时发射替补的新卫星,才能保持系统的有效运作。在1996年至1999年4年间只发射了一颗补网卫星。2000年初,该系统只有7颗正常运行的卫星,不能及时提供全球的三维定位信息,系统达到了崩溃的边缘。这样一个历时十多年耗资30亿美元的导航系统,可谓生不逢时,一蹶不振。与此同时,美国的GPS却充满了生机,在卫星导航领域一枝独秀。

    面对挑战谋求振兴
    推行“休克式疗法”的改革使俄罗斯经济受到了沉重的打击。随着国力的下降,俄罗斯的大国地位受到挑战。普京上台后,从重建经济入手,致力于恢复俄罗斯的大国地位。我们知道,太空争夺一直是超级大国显示力量的领域。在美国不顾包括俄罗斯在内的世界多国的反对,执意发展国家导弹防御系统的情况下,作为航天大国的俄罗斯也采取了组建太空部队,发展太空兵器等措施。俄军方人士认识到,没有“格鲁纳斯”就谈不上加强全球的战略稳定,也无法对敌方的太空武器系统进行打击。面对挑战,俄罗斯制定了《2001—2005年度俄罗斯武装力量建设计划》,计划在未来10年内将军费增加到国民生产总值的5%,其中有相当部分用于发展包括“格鲁纳斯”系统在内的太空计划。正是在这种背景下,俄制定和实施了振兴“格鲁纳斯”的计划,内容包括增加资金投入,对系统全面更新;寻求国际合作,开拓资金来源;实行军民两用,开发与GPS兼容的技术,拓展应用领域等。

    加大投入恢复生机
    为了恢复“格鲁纳斯”的功能,从2000年开始,俄政府加大了财政投入,以满足补网卫星的发射等需要。2000年和2001年,采用“一箭三星”的方式,先后两次发射了6颗卫星,使在轨卫星达到11颗。2001年12月18日俄政府计划投资16亿卢布用于发展“格鲁纳斯”。计划利用这些资金研制性能更好的第二代、第三代导航卫星。第二代卫星的设计寿命比第一代延长了一倍,达到7年,增加了一个民用频道,改进了姿态控制和铯钟稳定性,采用了双频测距等技术,提高了定位精度。同时,卫星重量轻,体形小,可用中型火箭发射,因此可以节约发射费用。处于设计研制中的第三代定位卫星设计寿命更长,达到10至15年;体积更小,重量只有第一代卫星的二分之一。这样,可以把现在的“一箭三星”发射变成“一箭六星”或“一箭八星”发射。此举将大大减少使用哈萨克斯坦的拜科努尔发射场发射卫星的费用。第一颗第三代定位卫星计划于2006年前发射。同时,计划在2002年再发射6颗卫星,2004年以后将发射第二代定位卫星。通过多次发射,期望2005年在轨运行的卫星达到16颗到18颗。届时“格鲁纳期”星座将基本满足正常提供高精度导航定位信号的要求,也将为该系统的可持续发展奠定基础。

    国际合作扩大财源
    “格鲁纳斯”系统的维持与发展需要一笔可观的资金,在国际上寻求合作伙伴,是开辟资金来源的一个重要渠道。多年来,俄罗斯一直在寻求国际合作,共同开发与利用“格鲁纳斯”。在技术层面上,俄罗斯与德国航空航天中心、瑞士联邦测绘办公室、美国航天飞机试验室、国际激光测距局、国际导航研究所等单位一直进行着合作。但是俄罗斯希望把合作扩展到更广泛的领域,特别是希望通过向国外用户提供服务来换取发射新卫星的费用。俄罗斯首先对欧洲寄予希望。早在1997年12月,俄欧签署了合作建立卫星导航系统的意向书,但因“格鲁纳斯”受军方控制而导致谈判失败。在欧洲决定自主发展“伽利略”全球卫星导航系统之后,俄欧合作的领域便主要限于“格鲁纳斯”与“伽利略”共存与兼容方面。与欧洲联合发展计划搁浅之后,俄罗斯谋求与中国和印度的合作,分别与这两个国家签署了联合发展“格鲁纳斯”的有关协议。2000年9月,俄印两国的航天专家在莫斯科讨论两国进行空间合作和开发问题,包括印度利用“格鲁纳斯”获取导航数据和远距离测量数据的议题。10月,俄印两国签署了正式协议,并建立了一个联合工业组共同探讨合作的有关问题。2001年11月,中俄讨论联合利用和开发“格鲁纳斯”问题,不久即签署了协议,并建立了中俄空间合作委员会负责推动此项工作。此外,俄政府决定,由国家担保来吸引国际货币组织、金融机构的资金以及其他方面的贷款,同时允许外国公司在“格鲁纳斯”系统中投资。通过国际合作和提供有偿服务,将为发展“格鲁纳斯”获得更多的资金支持。

    军民共用拓展服务
    开放民用领域,拓展服务范围,是维持“格鲁纳斯”生存和发展的重要途径。“格鲁纳斯”是受俄军方严格控制的导航系统,这样就限制了它的资金来源和使用范围。俄罗斯的国防工业都面临着类似的问题,为此,1998年俄制定了《俄罗斯国防工业军转民法》。其中包括“格鲁纳斯”的军民共建与共用的原则。1999年2月颁布了《军方和民用部门共享“格鲁纳斯”控制权》的总统令,授权军方和俄罗斯空间局寻找和确定能够合作的民间组织,共同建立一个军民联合的集团。该集团担负“格鲁纳斯”系统的维护、开发和使用方面的协调任务。俄国家测绘局被确定为“格鲁纳斯”的使用单位。
    为了开拓民用领域,俄罗斯致力“格鲁纳斯”与GPS兼容系统的研究,以捆绑式服务的方式争取更多的用户。应该说,“格鲁纳斯”与GPS各有优势。GPS提供的军用定位信号的精度优于“格鲁纳斯”而没有加入干扰信号的“格鲁纳斯”的民用信号的精度和可靠性却优于GPS。“格鲁纳斯”的频带较宽,不用更换硬件就可以与欧洲正在使用的导航卫星系统共融。“格鲁纳斯”的卫星轨道比GPS高,覆盖的范围更大。两个系统组网后,可见卫星数大约可以增加一倍,显然这有利于提高观测结果的可靠性。俄美等国在上世纪90年代中期就开始了“格鲁纳斯”与GPS兼容系统的研究。1998年,国际大地测量会、国际GPS服务局、国际导航研究所和国际地球自转局等组织联合发起了国际性的“格鲁纳斯”观测实验。由15个国家的30个卫星激光测距天文台组成了全球性的“格鲁纳斯”跟综网,在26个国家(地区)的61个站点进行为期4年的观察,目的是测定“格鲁纳斯”的精密轨道,研究“格鲁纳斯”与GPS的兼容性,开发和实验大地测量定位处理软件,评价接收机性能等。“格鲁纳斯”与GPS兼容系统一旦开发成功,“格鲁纳斯”将会赢得更多的用户,其不可忽视的价值将会越来越明显地显现出来。 


 

提交时间  2002年9月9日

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   本文摘取自《中国测绘报》,未来得及补充资料。
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