“北斗”將跨入第二代。圖爲中國的北斗衛星系統仿真圖。
2008年12月30日,由中國衛星導航定位應用管理中心主辦的“北鬥衛星導航應用五年座談會”在北京召開。
中國北鬥定位衛星工作示意圖
央視爆光:中國最新北鬥衛星“激光眼”世界領先
由楊福民研究員主持研制的國産衛星激光反射器,經過北鬥二代M1衛星兩年多的運行證明,其性能已達到國際領先水平。
這套激光反射器被國際激光測距組織確認爲目前“最佳設計”,已引起美國宇航局、歐洲航天局、俄羅斯航天局同行的關注。
由中科院上海天文臺研制的激光反射器,采用國産石英玻璃,具有重量輕、面積較小、回波信號較強和測量精度高等特點,多項技術指標都優于美國、俄羅斯的同類産品。
2008年12月起,多套由不同國家生産的激光反射器分別安裝在GPS導航系統、伽利略導航系統以及北鬥導航系統的試驗衛星上,開展性能“大比拼”。結果顯示,中國北鬥二代試驗星安裝的國産激光反射器,其返回信號顯著強于其他衛星。
http://club.mil.news.sina.com.cn/viewthread.php?tid=166860
北鬥全球系統列爲國家重大項目 2020年前建成
解放軍報北京2008年12月30日電 記者李東航報道:中國衛星導航定位應用管理中心負責人今天在“北鬥衛星導航應用五周年座談會”上表示,北鬥衛星導航定位第二代系統的研制建設工作目前已進入攻堅階段,明年將有多顆衛星發射升空,2011年完成系統組網,基本具備運行能力。同時,北鬥全球系統建設也已展開立項論證工作,並列爲國家科技發展重大專項,預計2020年完成系統建設任務。
http://mil.news.sina.com.cn/2008-12-31/0710536961.html
中國進行北鬥二號布網 定位精確在厘米之內(圖)
2008年12月30日,由中國衛星導航定位應用管理中心主辦的“北鬥衛星導航應用五年座談會”在北京召開。
中新網2009年1月2日電 據香港文彙報報道,中國衛星導航定位應用管理中心官員近日表示,2009年前後將有12顆衛星發射升空。觀察人士分析,此舉意味著中國正在進行“北鬥二號”的布網工作。屆時,由數十顆衛星組成的與GPS系統相類似的衛星數組,可以輕松實現不需要通過地面中心站聯系和傳輸信號的無源定位。
定位精確在“厘米”之內
據悉,較之目前仍在運行的“北鬥一號”,“北鬥二號”在諸多方面具有優勢,包括可以有效避免遭受電磁幹擾和攻擊,實現無源定位。另外,在精確度方面,“北鬥二號”也可以精確到“厘米”之內。中國此項技術優勢將廣泛應用在氣象、交通、環境監測等方面。
據中國衛星導航定位應用管理中心官員介紹,北鬥衛星導航定位第二代系統的研制建設工作目前已進入攻堅階段。2009年將有多顆衛星發射升空,3年內完成系統組網,並具備基本的運行能力。在此基礎上將逐步發展到爲全球服務。未來衛星導航不僅在軍事,而且在交通運輸、氣象測報、國土測繪以及公共安全等領域都將發揮重要作用。
作爲國家重要的信息基礎和戰略設施,衛星導航定位系統是國家綜合國力的重要標志。2003年12月,中國自行研發設計的“北鬥一號”衛星導航定位系統建成並正式開通運行,“北鬥一號”精確度在10米之內。
系統可靠性達99.98%
據悉,北鬥衛星導航定位系統運行5年來,已累計提供定位服務2.5億次、通信服務1.2億次、授時服務2500萬次,系統可靠性達99.98%;已成功應用于水利水電、海洋漁業、交通運輸、氣象測報等領域。
在08年汶川抗震救災中,北鬥衛星導航定位系統全力保障了救災部隊行動,發揮了獨特優勢。目前,入網用戶突破4萬。 (劉越山)
http://mil.news.sina.com.cn/2009-01-02/1052537204.html
<中國特色的GPS系統:北斗衛星的戰略運用>
編者按:本文編譯自英國《簡氏情報評論》2003年10月號,作者傑佛瑞‧費登(Geoffrey Forden)原為聯合國監督、檢驗及核查委員會下屬的多學科分析中心主任,現為MIT安全研究專案的高級研究科學家。在本文中,他全面探討了中國導航衛星系統的效能,並分析了該系統在增加中國戰略導彈精度方面的潛在作用。
隨著2003年5月24日第三顆北斗-1號衛星的發射升空,中國宣稱它已經建立了一個由三顆導航衛星組成的衛星體系。前兩顆分別於2000年10月31日和12月21日發射升空。“北斗”衛星系統與美國的全球衛星定位系統(GPS/NAVSTAR)和俄羅斯的全球導航衛星系統(GLONASS)以及歐洲計畫中的“伽利略”系統有很大的區別。它是由三顆地球同步軌道衛星組成,覆蓋範圍只能以地區為基礎,而不像其他系統具備了全球覆蓋能力。
作者認為,近年來中國一直在採取漸進的步驟發展空間導航衛星系統。它所宣稱的第一顆導航衛星,也就是北斗-1A號於2000年10月30日發射升空,衛星定位于東經140度的地球同步軌道,大約在新幾內亞島上空,這也是處於整個星座最東面的一顆工作星。兩個月後的12月20日,中國又發射了第二顆地球同步導航衛星——北斗-1B號,它位於東經180度印度洋中部上空。在近兩年半的時間裏,它們構成了中國僅有的導航衛星,直到第三顆衛星的發射升空。北斗-1C號屬於導航定位系統的備份星,它位於東經110.5度,處於前兩顆工作星的中間,與前兩顆一起組成了中國自己完整的衛星導航定位系統。在相隔兩年半的時間裏中國才發射第三顆衛星,看起來中國很可能利用了這段時間來測試衛星電子設備和熟悉系統的操作。
通常,導航衛星的位置對於確定用戶和衛星的距離以及此後的位置非常重要。這三顆衛星眾所周知處於地球同步軌道,它們位置的變化對於導航的影響是巨大的。在衛星工作的這段時間裡,北斗衛星的經度偏差一直保持在加減0.1度,這也是國際電信聯盟所提出的標準範圍,在地球同步軌道的高度上,這個偏差與地球的對應值為150公里。每經過大約一個月,當負責保持衛星在軌位置的發動機點火期間,這種經度變化就會發生一次。因此,每日的變數相對要小,只有2至3公里。
然而,由於存在著衛星軌道赤道傾角以及衛星軌道並不是真正的圓形,所以地球同步衛星每天在軌道的位置也是有變化的。前兩顆衛星的軌道赤道傾角為0.06度,對應每天南北方向50公里的差額,最新的第三顆衛星軌道赤道傾角大約0.014度。傾角的不同是由於太陽和月亮(以及地球不是一個真正的圓球形狀這樣一個事實)在過去兩年半時間中對前兩顆衛星的輻射壓力所致,最後,地球同步衛星軌道並不是真正的圓形,每天會引起40公里的徑向偏差。
所有這些偏差,在距離地面35000公里的軌道看起來微不足道,但在定位方面如果不對參數修正的話卻能引發巨大失誤。現有以衛星為基礎的導航系統通過向用戶播發當前軌道參數及授時信號解決這類問題,然後用戶計算出精確衛星位置用於自己位置估算。看起來中國“北斗”系統很可能使用的是同樣的工作原理。
系統精度的估算
衛星系統的用戶可以測算出自己在地球上的位置,如果他知道自己與三顆衛星或更多衛星之間的距離的話。估算的精確度取決於一系列因素包括電子設備的精度、信號穿越大氣層的影響以及已知的衛星位置到底有多精確和其幾何排列的順序。
使用更多的衛星可以增加位置估算的精度,然而如果衛星廣泛地分佈於用戶的上空也可以增加定位精度。實際上四顆衛星就也可以取得理論上的最大定位精度,這就要求其中三顆要均勻地分佈在水平面上。換句話說就是以120度為間隔,第四顆衛星位於用戶的正上方。從這種最佳幾何排列中移動任何一顆衛星都將降低用戶定位的最佳精度。
由於“北斗”衛星導航系統總共只有三顆衛星在軌,因此就要求用戶裝有一台高精度原子鐘。或者其他的必要條件也行,如用戶處於海平面位置,這種條件使得該導航系統除了用於艦船導航之外在陸上幾乎毫無用武之力。由於在這種情況下即使沒有衛星導航也可以得到一個合理的定位精度,因此本文在此不予具體論述。我們將假設用戶攜帶了一隻作工粗糙的小型高精度時鐘或是一台同步的價格不貴誤差也不是很大的時鐘。
近年來原子鐘越來越普及,中國肯定已經將或是自己制定或是購自國外的高精度時鐘安裝在導航衛星上了。不管怎麼樣,雖然我們對中國的一個步兵排甚至是一輛坦克能否在野外成功地操作這一裝置持懷疑態度,但是我們絕對有理由相信中國的飛機能夠攜帶原子鐘並做到時鐘與衛星的同步化,以此來確保導彈發射後數分鐘時間裏所最必需的精度。
衛星的幾何排列,就像用戶所看到的,在決定系統的精確度方面起著非常重要的角色。中國位於地球同步軌道上的三顆衛星遠遠沒有達到最佳化的幾何排列。如果用戶靠近赤道的位置,這三顆衛星看起來就像是從頭頂穿過的一條直線。這種幾何排列雖然能夠很好地決定經度,但在測量緯度或高度方面卻存在著很大的缺陷。實際上在赤道平面上,美國的GPS系統測量經度的精確度要比北斗衛星強一千倍,這個比較是建立在假設兩個系統都存在著電子設備、大氣失真及其它來源所引發的相同的誤差基礎之上的(另外,用戶的原子鐘不可避免也存在著誤差,除非也像衛星上安裝的原子鐘一樣經常進行資料更新,在此我們不予考慮)。因此,北斗星座的用戶在赤道上測量緯度的誤差範圍至少是一個東西10米、南北3000米的大橢圓。同樣,在高度的測量方面,美國的GPS系統精度也要超出中國10倍。
當用戶向北方移動時,緯度和高度的精確度實際上在某種程度上得到了改善,這是因為北斗星座的幾何排列看起來更加合理一些。當用戶越向北前進,衛星看起來越靠近水平線,也就是說星座越逼近它的最佳幾何排列。臺灣臺北的一個用戶使用該系統時,經度精確度大約10米,而緯度精度大概只能有100米左右了。雖然這比赤道附近的用戶有了極大的改進,但要想靠這種精度制導航空炸彈卻還遠遠不夠。用戶越往北,精度就會增加,直到北緯80度線,在那裡“北斗一號”衛星系統的經度測量精確度可以與GPS系統相媲美。這個比較也是建立在兩個系統存在著所有其他來源誤差相同的假設基礎之上的。更加有趣的是,如果用戶所處的海拔高度增加上百公里,那麼系統在北緯地區的精確度還會隨之相應增加。
未來的改進?
中國國家航天局已經宣佈,“北斗”衛星系統的精度並不能滿足絕大多數的陸上用途,包括鐵路和公路運輸,而且肯定也不會為其所接受。然而,中國很有可能繼續發射衛星以充實目前的星座數量,來獲取可接受的精度。如果中國希望繼續發展這一地區性導航系統,一個方法就是向所謂的“閃電”軌道再發射另外4顆衛星。“閃電”軌道指的是一種大橢圓軌道,範圍從近地點高度的1000公里到遠地點高度40000公里,衛星運行週期為12小時。入軌時衛星的軌道傾角大約63度,這樣可以防止衛星向東或向西漂移出軌道。保持4顆這樣的衛星將確保用於導航目的時至少有一顆衛星處於最佳位置。
如果這樣一個附屬星座加入到“北斗”系統,它仍然是一個區域性衛星導航系統,精度也只有GPS/NAVSTAR系統的二分之一或三分之一。然而這樣用戶卻再也沒有必要隨身失事攜帶原子鐘了,因為用戶在任何時候它都可以接收到4顆衛星發射出的信號。儘管中國肯定已經具備了將這種衛星送入“閃電”軌道的能力,但它以前卻沒有這樣做過。考慮到中國在發展武器系統方面一貫深思熟慮的作法,估計中國首先可能會入軌一顆單獨的北斗衛星,然後經過一段時間對這顆衛星的多種功能進行測試,例如高度控制-保持衛星的一個表面始終朝向地球,而太陽電池板的表面則指向太陽,以及對衛星在這種大橢圓軌道上進行至少一年的位置保持和跟蹤。只有當時機成熟時,中國才會將另外3顆衛星送入“閃電”軌道。
作者認為,對於中國來講,高度控制和軌道位置保持這兩個環節才是操縱“閃電”軌道衛星最困難的事情。就像上文所提到的,導航衛星的運行軌道必須非常精確,否則軌道測量的任何失誤都將對用戶定位產生直接而巨大的影響。
地面控制站可以利用多種方法測算出地球同步衛星更加精確的軌道位置。通過向衛星發射定時信號,然後接收應答信號,這樣就能很容易地算出衛星的徑向距離,另外採用“波瓣”技術-在兩張座標稍有不同的天線方向圖上測量無線電相對往返的過程,也能夠得出衛星的角位置。毫無疑問,中國在過去兩年時間裡一直在發展這兩種技術,但是要測算“閃電”軌道衛星的位置,中國還須要做出更大的努力,採取新式不同的操作技巧。
戰略武器的使用
作者認為,如果中國打算建立一個精度更加接近GPS系統的地區性衛星導航系統,那麼在衛星的數量上至少翻上一番,而且還要將它們送入無任何經驗可尋的“閃電”軌道。
精度不足以制導常規彈藥的一個系統,卻可以改進戰略武器的精度,這看起來有點自相矛盾。然而,“北斗”系統就是如此。它可以使用兩種方法將中國的戰略彈道導彈(ICBM)的精度極大提到到1公里以內。一種方法是通過速度測量來決定主發動機的關閉點,這在後來證明是行不通的。第二種方法是對助推段後飛行器或匯流排實施制導,這種方法不但可以將導彈的精度提到到1公里以內,而且也使得中國得到了多彈頭分導再入飛行器(MIRV)的技術。
美國和蘇聯的經驗說明,導彈精度、核武器當量以及核態勢這三個不可分割因素構成了核威懾的整體。因此,在探討“北斗”導航系統如何能夠在現有的3顆衛星幾何排列的基礎之上改進戰略彈道導彈的精度之前,有必要考慮中國核態勢的主要內容。
中國的核威懾依賴的是一支目標對準對手人口中心的小規模、生存能力較強的報復性力量。該國目前的核武庫據估計包括大約20枚能夠使用的戰略彈道導彈,打擊距離可達美國本土。這些導彈均為東風-5A(北約稱為CSS-4)二級液體助推導彈,射程13000公里,每枚導彈據信攜帶有一枚熱核彈頭,威力為2-3百萬噸TNT當量。儘管有報導稱中國取消了幾個多彈頭再入飛行器技術的研究專案,但東風-5A導彈具有著很強的機動性和生存能力。這種導彈平時未加注燃料儲存在坑道內,一旦需要它可以迅速轉移出來進入發射平臺,整個發射準備工作能在60分鐘內完成。一些分析人士相信中國正在對其核力量實施現代化,最早可能在2005年,東風-5A型導彈將會被一種更先進的固體燃料彈道導彈所取代。
關於東風-5A導彈的精度有不同的報導,範圍從500米的徑向概率偏差(CEP)表示來襲導彈將降落在這些半徑範圍以內,至3500米CEP不等。數百萬噸級的核彈頭無論擊中此範圍以內的任何一點都會毀壞整個城市(一枚300萬噸級的核彈頭可以夷平半徑6.5公里以內的所有建築,並引發大火和重大的人員傷亡)。然而,如果中國確實在其戰略彈道導彈上安裝了多彈頭分導再入飛行器,那麼它就需要生產和部署更小、更靈活的核裝置,其核彈頭的當量相應也會更小。這樣一枚分彈頭可能的當量也許只有150至350千噸TNT,如果是這樣的話,僅僅一枚也會破壞半徑2.5公里以內的所有建築,同樣也會引起火災和嚴重的人員傷亡。當量越小,中國可能愈加感覺到有必要加強導彈的精度,然而即使導彈的徑向概率偏差比較接近外電報導的500米最小估計值,如果中國打算使用這些低當量核武器對多個城市進行打擊,它還需發展一種制導精度大致相同的匯流排技術。
定位與速度控制
對戰略彈道導彈進行制導與控制是一項非常複雜而艱巨的工作。在發動機點火4分鐘後,導彈燃盡時速度即主動段結束時的速度超過7000米/秒,經歷7次重力速度後,導彈載荷的速度必須控制在原定速度加減6釐米/秒的速度隙縫範圍以內。速度上的這種微小差別會對導彈的飛行彈道造成極大的影響。例如,將彈頭燃盡時的速度增加6釐米/秒,彈頭的最大飛行高度就會相應地增加100米,而且在飛行彈道的其他階段,這種高度上的差別還會繼續增加,造成了射程上的最終區別。
由於中國的東風-5A導彈並沒有安裝助推段後飛行器用於對第二級火箭燃盡後的彈頭速度進行修正,因此導彈上的制導與控制系統必須將第二級火箭的推力終止在一個精確的水準上,這就是人們常說的發動機停車。控制彈頭的射程就要控制燃盡時速度,如果指令要求精度在500米,那麼燃盡時速度最好是在10000米/秒。與更現代化的固體燃料彈道導彈相比,液體燃料的東風-5A導彈做到這一點可能更為容易,因為液體發動機在飛行的最後幾秒鐘時間裏會降低速度,因此也就減少了加速度,決定正確的發動機關閉時間也會更加容易。
如果中國為東風-5A導彈改裝固體燃料助推器,作為對其實施現代化改進的一部分,那麼在精確控制燃盡時速度方面難度可能會增大。想法做到發動機精確停車,中國可以採取美國民兵和海神彈道導彈曾經使用過的原理:在導彈發動機的上未端加裝連接有爆破引信的發動機停車閥柱(塞)或氣門,用於突然減少發動機內部的壓力以及燃氣和推力。當然導彈的制導和控制系統必須非常精確地決定發動機停車的正確時間,並且還要在當發動機處於最高加速度時,否則將會加劇彈道的速度偏差。
中國可能利用其衛星導航系統改善導彈精度的一個方法將包括測量衛星射向地球信號所產生的多普勒頻移。衛星向地面實際發出的無線電頻率與用戶接收到的信號頻率有差額,這個差額就稱作多普勒頻移。這種微小差額與導彈的速度是成正比的,當導彈達到理想的速度和方向時,就在這一精確時間點上做到發動機停車。另外,“北斗”星座內的3顆衛星也使中國具備了測量導彈速度所有3個要素的能力,這不僅包括彈道上任何一點的速度,而且還能測量橫向距離偏差。
這種方法以前曾經被使用過。二戰期間的德國在其V-2導彈上不但進行了使用多普勒頻移技術來關閉發動機的試驗,而且實際上也部署了一些具備這種能力的V-2導彈。中國的戰略彈道導彈與德國短程V-2導彈的一大區別是兩者要求的速度測量精度。像上文所提到的,如果中國打算使用多普勒頻移來決定發動機關閉時間,就需要測量出每秒只有幾公分的速度差別。然而,測量一個多普勒頻移就只有短短的有限的時間,這個過程就像是在兩條類似的電波上作比較,尋找出它們的差別所在。導彈上的測量裝置必須要在半秒鐘的時間裏測量出導彈速度,而且精度不能低於6釐米/秒。假設“北斗”衛星是在6兆赫的波段上向外發送信號——我們知道這是中國衛星的工作頻率,如果中國想使用更低的頻率或是要求更高的的精度——比如對應地面50米的徑向概率偏差,那麼測量多普勒頻移所要求的時間就會增加。
要想在這半秒鐘時間裏,測出所需精度的東風-5A導彈的速度,那麼導彈的速度變化將會達到35米/秒,這就極大地超出了6釐米/秒的精度。而且要想測出主動段結束時所需精度的彈頭速度甚至也會變得更加困難,因為在測量多普勒頻移的同時,光是重力就會引起4.5米/秒的速度變化。這樣,如果中國想在一定的時間裏測出所需精度的彈頭速度,它必須將其導航衛星的頻率提高至少1000倍。從這裏我們可以得出結論,目前中國的導航衛星還無法利用測量所需精度的彈頭速度這種方法來提高其戰略彈道導彈的精度。
測量位置,推力速度
中國能利用它的3顆衛星來改善其戰略彈道導彈的精度,通過對助推段後飛行器的位置進行多次測量。速度稍有差別的彈頭,它的彈道在空間的飛行路線也是不同的。這種方法就是充分利用了這樣一個理論。在這種情況下,中國將會使用其生產或外購的標準加速儀來終止導彈的推力,最終速度精度可能只有1米/秒左右,與之相對應的目標精度幾乎達到10公里。
如果中國的彈道導彈裝備了助推段後飛行器,而且它所攜載的彈頭速度能夠在一秒鐘的時間內改變米的話——這一數值是一台先進發動機及其相關燃料容積所必須要求的,那麼中國還是可以承受彈道導彈速度上的不精確性的。在主助推器燃盡時,衛星匯流排將首先經過一段時間來確定導彈的位置,這一時間要足夠衛星來區別出速度差只有每秒幾公分區別的彈道軌跡。這一過程最多不能超過600秒,可能會更少。到那時,匯流排將解鎖特別設計的加速儀,並將其設置在衛星導航系統所確定的環境中,或者只需要重新啟動主慣性制導裝置也行。任何一種方法都能避免導彈制導系統在主助推器動力飛行階段可能產生的計算失誤。新的制導裝置屆時將由衛星匯流排啟動用於控制發動機以此來修正速度,另外它也能夠多次改變總線速度。如果匯流排運用的是多彈頭分導再入飛行器技術的話,那麼每到一個新彈道,匯流排都會釋放出一枚彈頭。
彈頭或助推段後飛行器在其飛行的27分鐘時間裏,都處於所有3顆衛星的監測之下。這就使得衛星匯流排可以長時間、多次對其位置進行測量,進而推斷出精確度非常高的導彈速度。地基導航系統不可能有這麼長的測量時間,因為導彈很快會消失在地球圓形表面之下。很明顯,如果助推段後飛行器想要達到所需的精度的話,它就需要這段時間來決定本身的速度。衛星在主動段結束後的前幾百秒估計的偏差與導彈的實際偏差大致相同。然而,由於系統每隔一秒或兩秒時間測量一次匯流排的位置,因此它最終還是能夠分別出速度上的差別。另外,系統還可將彈道高度差別納入速度差別的分析當中。
“北斗”系統對中國核作用的影響
作者認為,一個系統理論上的能力並不能決定其是否可以用於特殊場合。中國的北斗衛星導航系統儘管不適合常規及陸上用途,但卻很適合戰略彈道導彈的制導與控制。如果北斗衛星系統的目的就是用於改進中國彈道導彈精度,那麼西方就有必要考慮中國的核態勢。
在美國和蘇聯的核較量中,改善核彈頭精度一直與第一次核打擊能力聯繫在一起,打擊的目標要麼針對對方的核力量(在發射前毀壞對方導彈發射井),要麼是對方的指揮與控制設施。然而,如果中國打算獲得第一次打擊能力,它就不得不實施一項大規模採購專案,而不僅僅是現代化這麼簡單。對美國民兵戰略彈道導彈進行第一次打擊至少需要500枚核彈頭:在《第二階段消減核武器協議》的限制下實現“一對一”打擊。即使中國為每枚戰略彈道導彈安裝3枚分導彈頭,那麼它的導彈數量至少還需要增加8倍,更不用提500枚核彈頭了。當然,美國還有數量不斐的戰略轟炸機及三叉戟彈道導彈核潛艇作為報復力量。即使中國想對美國的指揮及控制設施實施第一次核打擊也成問題,因為美國為了抵抗蘇聯的第一次核打擊相繼興建了許多預備指揮中心。
作者認為,中國致力於的一個選擇性戰略,可能是運用“北斗”衛星導航系統為安裝有分導彈頭的戰略導彈提供制導,這也不需要對導彈精度作多大的改進。中國可能正在努力增加目標瞄準美國城市的導彈數量。“北斗”衛星這樣一個用於戰略彈道導彈的導航系統,也可以看作是中國對抗美國部署更加現代化的國家導彈防禦系統而作出的一個反應。實際上由於啟動該系統耗時較長,因此在美國的天基追蹤系統確定了一個飛行彈道,第一枚攔截導彈就要擊中目標之前,此時助推段後飛行器可能還正在作機動飛行。這樣的機動飛行,再加上中國肯定已經掌握的廉價的彈頭誘餌技術,對付美國地基攔截導彈無疑非常有效。
“北鬥”系統的限制與弱點
人類是在一次偶然事件中發現可以利用衛星進行導航。1957年,蘇聯成功發射第一枚人造衛星"斯普特尼克"1號(Sputnik-1)進入軌道後不久,美國兩位科學家在追蹤這枚蘇聯衛星時無意中發現,他們收到的無線電信號有多普勒頻移效應,即衛星在飛近地面時,接收機收到的無線電頻率逐漸增高,飛遠時則逐漸降低。 科學家對這種現象研究後産生靈感,衛星的軌道可由地面站測得的多普勒頻移曲線確定,若知道衛星的精確軌道,不就能確定地面接收機的位置了嗎?從此,一種先進的導航技術"衛星導航"悄然興起。
當時美國科學家們即倡議利用衛星,爲其"北極星"核動力彈道導單潛艇進行定位導航,以修正慣性導航系統的時間累積誤差。于是美國在1958年提出利用"多普勒頻移效應"與"標准時間差"定位原理的第一代衛星定位系統經緯儀(Transit)構想,1960年4月開始發射首枚衛星,1964年提供軍用服務,1967年更開放給民間使用,此後曾進行兩次改進,1988年8月進行最後一次發射,2000年系統報廢。"經緯儀衛星導航定位系統"的成功,導致美國與蘇聯研發與建構更大規模、高精度的衛星導航定位系統,即全球定位系統(GPS)與全球導航衛得系統(GLONASS)。
北鬥的研制
1983年,大陸開始籌劃衛星導航定位系統,1986年初,大陸正式以雙星快速定位通信系統爲名開始進行整個計劃,並由北京跟蹤與通信技術研究所負責研發。當時大陸專家研究報告提出多種衛星導航定位系統的構想,經過深入評析,多數專家認爲,利用2枚或3枚位于地球同步軌道的通信衛星進行導航定位的方案比較適合大陸。由于當時大陸航天科技實力,已具有制造與發射同步軌道通信衛星的能力,也已建立衛星地面追蹤網,有相當規模的衛星軌道數據處理中心,所以有利于發揮既有的衛星資源與地面設施功能;另一方面也顧及到大陸經濟力量有限,因爲此項發展需要24顆衛星類似美國GPS的衛星導航定位系統,需要大量經費,當時大陸尚無此財力。
1986年底大陸研發單位就提出了總體技術方案和試驗方案,預估只要3年時間,就可利用已在軌道的2枚同步衛星進行整體演練,驗證導航定位原理,並檢驗系統實用性,尋找實現雙星導航定位的技術途徑。就在大陸籌備雙星定位系統期間,大陸專家發現1982年美國已有3名科學家開始發展一個利用3枚同步軌道衛星,名爲GEOSTAR的定位系統,還獲得多項專利。但是後來因爲功能更佳的GPS全球定位系統發展迅速,使得研發中的GEOSTAR系統資金被撤走,在1991年宣告失敗。由于GEOSTAR最後也將使用3枚衛星定位改爲雙星定位,因此大陸仍宣稱使用雙星定位的概念是其最早提出並實現的。
1989年9月5日淩晨5點,大陸科研人員以庫爾勒、南寧等4個用戶機進行第一次定位演練,結果證明,利用雙星定位可實現定位、定時、簡短通信三大功能,而且比當時GPS的民用碼精度高好幾倍。1994年1月,雙星快速定位通信系統正式命名爲"北鬥"衛星導航定位系統,並列爲大陸"九五計劃"要項。雙星快速定位系統演練驗證試驗的成功,爲"北鬥"系統奠定了技術基礎。接下來的6年多裏,北京跟蹤與通信技術研究所又完成地面控制中心等應用系統的總體設計方案,建構"北鬥"系統的完整架構。
"北鬥"系統運作原理與流程
"北鬥"衛星導航定位系統是全天候、全日時提供衛星導航定位信息的區域導航系統,所以用戶隨時都可以接收到衛星廣播的詢問信號,服務範圍以大陸地區爲主。其定位原理系采用3球交會測星原理進行定位,以2顆衛星爲球心,2球心至用戶的距離爲半徑可畫出2個球面另一個球面是以地心爲球心,畫出以用戶所在位置點至地心的距離爲半徑的球面3個球面的交會點即爲用戶的位置。
"北鬥"衛星導航定位系統是由太空的導航通信衛星、地面控制中心和客戶端三部分組成:太空部分有2枚地球同步軌道衛星,執行地面控制中心與客戶端的雙向無線電信號的中繼任務;地面控制中心包括民用網管中心,主要負責無線電信號的發送接收,及整個系統的監控管,其中,民用網管中心負責系統內民用用戶的標記、識別和運行管理;客戶端是直接由用戶使用的設備,即用戶機,主要用于接收地面控制中心經衛星轉發的測距信號。
地面控制小心包括主控站、測軌站、測高站、校正站和計算中心。主要用來測量和校正導航定位參數,以便調整衛星的運行軌道、姿態,並編制星曆,完成用戶定位修正資料和對用戶進行定位。簡單的說,"北鬥"衛星導航定位系統具有快速定位、簡短通信和精密授時的三大主要功能。
快速定位:目的在確定用戶地理位置,爲用戶及主管部門提供導航服務。"北鬥"衛星導航定位系統使用的衛星,以快速捕捉信號和傳送大量數據見長,從用戶發出定位申請,到收到結果,只需1秒鍾。而在這1秒鍾內,整個系統要完成發送申請信號、上傳衛星、經地面控制中心計算出位置,再從衛星將定位信息送返申請用戶等流程,而其中快速捕捉信號只用了幾毫秒。大陸宣稱這項20年前設計的快捕技術,在今天仍屬世界最先進的技術。"北鬥"衛星導航定位系統水平定位精度爲100米,差分定位精度小于20米。定位響應時間:一類用戶5秒、二類用戶2秒、三類用戶1秒。最短定位更新時間小于1秒,一次定位成功率95%。
簡短通信:"北鬥"衛星導航定位系統具有用戶與用戶、用戶與地面控制中心之間雙向數字簡訊通信能力。運作流程爲地面控制中心接收到用戶發送來的響應信號中的通信內容,進行解讀後再傳送給收件人客戶端。一般用戶1次可傳輸36個漢字,經核准的用戶可利用連續傳送方式最多可傳送120個漢字。這種簡訊通信服務,GPS無法提供。
精密授時:"北鬥"導航系統具有單向和雙向2種授時功能,根據不同的精度要求,定時傳送最新授時信息給客戶端,供用戶完成與"北鬥"衛星導航定位系統間時間差的修正。 "北鬥"衛星導航定位系統的工作步驟如下:
1.地面控制中心向2枚衛星發送詢問信號;
2.衛星接收到詢問信號,經衛星轉發器向服務區用戶播送詢問信號;
3.用戶響應其中1枚衛星的詢問信號,並同時向2枚衛星發送回應信號;
4.衛星收到用戶響應信號,經衛星轉發器發送回地面控制中心;
5.地面控制中心收到用戶響應信號,解讀出用戶申請的服務內容;
6.地面控制中心並利用數值地圖計算出用戶的三維坐標位置,再將相關信息或通信內容發送到衛星;
7.衛星在收到控制中心發來的坐標資料或通信內容後,經衛星轉發器傳送給用戶或收件人。
"北鬥"系統的軍事用途
"北鬥"衛星導航定位系統基本上是以滿足商用服務爲主,雖然目前軍事用途仍有限,不過其仍具有雄厚的軍事應用潛力,這也是大陸未來發展重點。理由很簡單,雖然大陸衛星導航定位應用近年來發展迅速,但是絕大多數的軍民應用範疇都是建立在美國GPS之上。一旦發生戰爭,美國關閉GPS或加大民用碼誤差,對大陸而言,後果不堪設想,所以大陸必須末雨綢繆,發展自主的衛星導航定位系統。
其實"北鬥"衛星導航定位系統的軍事功能與GPS類似,如:飛機、導彈、水面艦艇和潛艇的定位導航;彈道導彈機動發射車、自行火炮與多管火箭發射車等武器載具發射位置的快速定位,以縮短反應時間;人員搜救、水上排雷定位等。不過,因運作方式不同,"北鬥"衛星導航定位系統有一些GPS沒有的軍事功能,其中最重要的就是部隊的指揮管制。
由于"北鬥"衛星導航定位系統的簡短通信功能可進行"群呼",如集團用戶中心發出的各種指令經"北鬥"指揮型用戶機上傳至"北鬥"衛星接著轉給地面控制中心,再經出站鏈路傳至"北鬥"衛星向目標用戶轉發,使得集團用戶中心可對其下屬用戶進行指揮調度。另外,當用戶提出申請或按預定間隔時間進行定位時,不僅用戶知道門己的測定位置,而月-共調度指揮的上層單位或其他有關單位也可得知用戶所在位置。這項功能用在軍事上,意味著可主動進行各級部隊的定位,也就是說大陸各級部隊一旦配備"北鬥"衛星導航定位系統,除了可供自身定位導航外,高層指揮部也可隨時通過"北鬥"系統掌握部隊位置,並傳遞相關命令,對任務的執行有相當大的助益。換言之,大陸可利用"北鬥"衛星導航定位系統執行部隊指揮與管制及戰場管理。
"北鬥"系統的限制與弱點
由于"北鬥"衛星導航定位系統是雙星系統,因此,共用戶接收器只能測得二維(平面)的定位數據。用戶若位于海平面上,因高度爲零,可以直接求得三維(平面和高度)的定位數據;但用戶若位于陸地或空中,就需要利用地面控制中心的數值地圖資料厙或用戶自備的測高儀才能求得用戶的高度,並進一步確定用戶的三維坐標。若控制中心的數值地圖數據庫數據不夠准確,尤其是要拿到非本國的地理精確數據並不容易,定位出的位置數據就會有問題。
"北鬥"衛星導航定位系統用戶的定位申請要送回地面控制中心,經由中心控制系統解算出用戶的三維位置資料之後再發回用戶。無線電信號從地面發出,經衛星返回地面的上下行時間約爲0.24—0.28秒,從用戶接收器應答測距信號到接收定位結果,信號經過兩次上下行鏈路的傳送,時間約需0.56秒,加上中心控制系統的計算時間,整個定位時間約需1秒鍾,即用戶接收器約可在1秒鍾完成定位。這1秒的定位時間對飛機、導彈這種高速運動的用戶嫌時間長,會加大定位的誤差,因此,若要利用"北鬥"衛星導航定位系統進行精確定位,以車輛、船舶等慢速運動的用戶較適合。
由于"北鬥"衛星導航定位系統的客戶端耍請求定位服務時,必須發出應答信號,即"有源應答",如果使用者是軍方單位就會使自身失人隱蔽性,且這個定位服務要求的信號也可被敵方定位,而遭致攻擊。另外,客戶端除了要和衛星一樣接收來自地面控制中心的詢問信號,也要發出應答信號,因此,整個系統的同一時間內服務用戶的數量便受用戶可使用的通信頻率數量、詢問信號速率和用戶的響應速率等條件的限制,所以"北鬥"衛星導航定位系統的用戶設備容量是有限的,每秒鍾只能容納150個用戶。雖然每個客戶端都有專用識別碼,不過一旦被破解,很容易使整個系統被敵人或有心人士以僞冒信號加以飽和,使系統癱瘓或者是傳送假信息,迷惑友軍。由于"北鬥"衛星導航定位系統中地面控制中心扮演著系統關鍵角色,如:承轉衛星信息、解算用戶位置等,因此,一旦地而控制中心被毀,整個系統就不能運作了,這也是"北鬥"系統的致命傷。"北鬥"衛星導航定位系統使用的衛星是同步軌道衛星,這意味著落地信號功率很小,因此,用戶機需要有較大天線(直徑達20厘米)才能接收信號,而且因"有源應答"運作方式,所以,用戶機還要包含發射機,因此在體積(普通型用戶機長20厘米、寬17.5厘米、高5.2厘米)、重量、耗電量,甚至價格都遠比GPS接收機來得大、重、耗電與貴,而且這麽大且重的用戶機,不要說是裝在導彈上,就是單兵使用都是一大負擔。
臺灣欲反制"北鬥"
反制"北鬥"衛星導航定位系統,就像海軍反導彈作戰一樣,可分爲"硬殺傷"和"軟殺傷"。前者就是直接攻擊導航衛星和地面控制中心,不過,因"北鬥"系統使用的衛星是同步軌道衛星,軌道高達36000千米,即使是美國也無此攻擊能力。不過美國倒是有攻擊地面控制中心的能力,美軍可以使用巡航導彈,機載防區外攻擊武器,或派遣隱形戰機、轟炸機,滲透大陸空防育接摧毀地面控制中心,癱瘓整個系統。但臺灣的現有軍力尚無法對"北鬥"系統地面控制中心發動直接攻擊。
至于"軟殺傷",不外乎就是幹擾。其實只要是無線電系統都會受到幹擾,像天氣或太陽黑子活動這種自然因素就會幹擾無線電波,這將是臺灣反制大陸"北鬥"衛星導航定位系統的主要方式。"北鬥"系統的衛星雖然遠在距地表36 000千米的同步軌道上,但因衛星相對于地球是靜止的,所以要幹擾並不難。成功幹擾同步軌道衛星最近的例子就是2002午大陸"鑫諾"一號衛星被**功成員從臺灣發射電波予以幹擾蓋臺,"鑫諾"一號是大陸于1998年發射的同步軌道通信衛星,位置在東經110.5度的赤道上空。衛星上有24個C頻段轉頻器和14個KU頻段轉頻器,當時有3個KU頻段轉頻器受到幹擾。據了解,**功成員是以發射電視載波方式幹擾"鑫諾"一號衛星,而組裝幹擾衛星的發射載波器材技術不難,只要有發射衛星信號能力的電信或廣播電視業者(如臺灣電視臺常用的SNG車)就有幹擾能力,但這只是針對一般傳統調制方式(QPSK調制)的衛星信號而言,對于"北鬥"衛星導航定位系統采用的CDMA技術(分碼多任務),最簡單的做法即爲全頻帶掃描幹擾。
由于CDMA是使用擴頻技術,擴頻系統的主要優點就是具有很強的抗幹擾能力,但並非完全無法被幹擾。CDMA原理是不同用戶使用不同的擴頻編碼(Spreading Code)來調制,接收器可依不同擴頻編碼來過濾其它用戶信號而取出需要的信息。所以CDMA好比在在一間房間中,同時有一組人用中文交談,而另一組人用英文交談,彼此會有幹擾的産生,但在中文聽者的耳中英文只是較大的噪音而已,並不會影響聽中文的辨識能力,因此,可以在同一時間、空間,有多組人用不同語言交談。但當交談人數多到一定程度時,彼此距離必須拉近才能聽見,此時涵蓋率相對降低,容量亦受限制。所謂容量即頻寬,"北鬥"系統上下傳頻寬只有16.5兆赫,因此很容易被幹擾。由于"北鬥"衛星導航定位系統的位置、頻段、頻率等技術參數都是公開信息,如:"北鬥"系統3枚衛星的位置分別位爲東經80度、140度、110.5度,上傳使用L頻段,頻率爲1 610—1 626.5兆赫,下傳則爲S頻段,頻率爲2 483.5-2 500兆赫。即使"北鬥"衛星導航定位系統使用抗幹擾能力較強的CDMA擴頻技術,甚至有備用頻率,仍可使用全頻帶幹擾機針對L和S頻段進行全面掃描幹擾,目前臺灣陸軍電子戰連即有此幹擾能力。
不過一般通信衛星,尤其是軍用通信衛星通常都留有備用頻段,以備不時之需。因此,大陸"北鬥"衛星導航定位系統的衛星可能也會留有備用頻段,作爲反幹擾之用。因此臺灣除了要有L和S頻段的全頻帶幹擾機外,也應發展全頻段的幹擾能力。另外,大陸除了備用頻段外,也可能發展可同時使用"北鬥"系統與GPS的雙模用戶機,除了可提升定位精度外,一旦任一系統失效時,另一系統即可接替,並增加敵方幹擾的困難。不過即使如此,臺灣還是可以進行幹擾作爲,因爲GPS也很容易被幹擾。
2003年3月24日美伊戰爭期間,美國國務院抗議若幹俄羅斯公司在美國攻打伊拉克之前,將一些敏感的軍事器材賣給伊拉克,其中最令人矚目的就是莫斯科航空轉換公司出售的GPS幹擾設備。這家航空轉換公司成立于10年前,主要業務爲研制壓制不同無線電系統的幹擾器,其作用對象包括戰機和炸彈上應用的全球定位系統。美國政府指控,俄羅斯技師在巴格達協助建立幹擾GPS的系統,由于這套系統很複雜,俄羅斯技師還協助伊拉克操作。
幹擾GPS信號的設備就是另一個同頻的電臺,兩者發出相同頻率的信號互相幹擾,使得收音機收不到清晰的聲音。因爲這些精准武器離地面都不遠,相對于地面發出的幹擾電波,衛星信號就較弱,因此易被幹擾。而美軍也不能在同頻段進行反幹擾,否則還是會幹擾到武器系統GPS信號的接收。這種"蓋臺"作爲已算是電子戰的一種,作用就如同以電子戰裝備直接幹擾制導導彈的雷達波。其實臺灣軍方也有類似幹擾作爲,軍事情報局就有很多電臺就是用來"反制匪波",目的就在幹擾大陸對臺廣播。
由于伊拉克擁有的幹擾設備有限,因此,伊拉克的蓋臺行爲大多集中在巴格達或其它聯軍主要轟炸目標附近進行,因爲縮小發射電波範圍才能集中發射功率,進行有效幹擾。不過,美軍使用的精准武器准確度很高,伊軍雖成功幹擾GPS,但效果仍有限。以美軍大量使用以GPS制導的JDAM炸彈爲例,其制導方式爲戰機在投擲前,將目標坐標和戰機的最新位置輸入制導系統內,預設彈道,炸彈擲出後,因受大氣影響會有偏離彈道情形,這時再利用不斷接收到的GPS定位信號操縱彈翼修正彈道,直到命中目標。由于這些精准武器射程都很遠,除非伊拉克境內遍布幹擾設備,否則很難全程幹擾。而且這些精准武器也很聰明,一旦接收不到新的信號,還是會利用最後收到的信號修正彈道,只是誤差值較大。像大型建築物,即使誤差10—20米,還是能命中造成破壞。由于"北鬥"衛星導航定位系統"有源應答"的運作模式,使得資料更新速度較慢,原本就不利于速度較快的飛機和導彈做精確定位。所以一旦配備"北鬥"衛星導航定位系統的大陸飛機或導彈,被臺方幹擾,其誤差值要比使用GPS制導被幹擾要來得大。
伊軍使用的GPS幹擾設備的效能到底如何?因伊拉克和聯軍雙方都沒有公布相關資料,因此很難判斷。不過由一些外電報道也許可推出一些端倪,剛開戰時,很多報道都指稱聯軍精准武器准到房子被炸,而屋前的汽車卻毫發無傷,但隨著戰事推展,聯軍誤擊巴格達市場和住宅區造成平民死傷的事件,便不時發生。尤其是像市場這種大目標也會誤炸,有外電報道指可能是伊拉克發射的防空導彈未爆落回地面造成的,除此之外實在令人很難不聯想到是否這些誤炸事件是因聯軍精准武器被伊軍幹擾所致。不過要注意的是,這種GPS幹擾設備一旦激活後因本身也發出電波,很容易被敵軍定位而暴露行蹤,反而成爲敵軍攻擊目標。美伊戰爭期間,聯軍受幹擾後,立即以戰機摧毀伊軍使用的GPS幹擾設備,由此可知這些幹擾設備確實有效。
近年來,有很多信息指出,大陸已在彈道導彈或巡航導彈上加裝GPS制導系統,面對大陸精准武器的威脅,臺灣已研擬應付之道。"監察院"于2002年完成的"信息作戰戰鬥力之全面檢討"項目調查報告中,就針對大陸可能利用衛星優勢對臺進行精准攻擊,建議軍方宜及早建立反制或防禦能力,以達戰鬥力保存目的。軍方在回複"監察院"時指出,應付大陸可能利用衛星優勢對臺進行精准攻擊,在主動防禦方面已規劃籌建"反制衛星偵測及通信暨幹擾GPS定位制導武器系統"發展計劃,顯示軍方已注意到大陸GPS制導武器的威脅,並謀求反制之道。
大陸近年來在GPS差分定位技術,即DGPS(Differential GPS)的發展上不遺余力,目的就是要提高GPS定位精度,使得GPS定位更加實時精確,應用範圍更廣泛。"GPS差分定位"的原理如下:在一個經過測地得知其"精確位置數據"的固定地點(站臺),以1個C/A碼(民用碼)用戶接收器接收GPS的信號而獲得該站臺的"所測位置數據",比較其與"精確位置數據"的差異就可得到"GPS定位誤差修正量"。然後以無線電發射機將這些"定位誤差修正量"傳播出去,供該地區使用中的大量C/A碼用戶接收器接收,修正其接收器的定位數據。通過"差分式GPS系統",可使C/A碼接收器的定位精度提高約10倍之多。
而"北鬥"衛星導航定位系統的"03星"雖是備份星,目的在"01星"或"02星"發生故障時,可接替其工作,但"01星"和"02星"都運作正常的情況下,則可利用"03星"進行差分修正服務、附加導航等工作,以提高定位精度。不過即使"03星"用來作爲差分修正服務,"北鬥"衛星導航定位系統的客戶端只能收到3枚衛星信號,精度還是比不上GPS用戶至少可收到4枚衛星信號。所以大陸除了發展"北鬥"系統與GPS的雙模用戶機外。將來也可能利用已在大陸普設GPS差分基地站,發射"北鬥"系統的"定位誤差修正量",使"北鬥"系統用戶能接收到第4個定位信號,以提高定位精度。因此值得注意的就是,大陸有可能派遣特工人員利用潛伏臺灣的機會,先勘察某些合適地點,進行精確測地後,設置隱藏的差分基地站。一旦戰爭爆發,就可啓用提供大陸戰機和導彈進行更精確的定位,執行點穴戰。有關單位應即早未雨綢繆研擬對策,以應付大陸的滲透潛伏。
除幹擾衛星外,臺灣也可利用"北鬥"系統"有源應答"的運作模式,偵測大陸部隊,因此,臺灣應研發偵測設備,並配發各級部隊,以便迅速掌握解放軍部隊位置,予以反擊。如果可能,也應嘗試對"北鬥"衛星導航定位系統客戶端的識別碼進行破解,一旦譯碼成功除了可截取各客戶端之間與地面控制,扣心互傳的信息外,還可發送假信息誤導解放軍,另外,破解用戶識別碼後還能發出僞冒信號飽和"北鬥"系統,使其它用戶無法正常使用。
http://www.airforceworld.com/misc/beidou.html 中國航天准備一箭九星,北鬥三代兩次建成!
衆所周知,北鬥一代已于2003年建成,北鬥二代將于2010年建成,北鬥三代將于2016年建成。西方猜測,中國可能使用一箭九星技術,兩次火箭發射建成北鬥三代。北鬥一代前兩顆衛星分別于2000年10月31日和2000年12月21日升空,第三顆(備用衛星)于2003年5月25日升空。第四顆北鬥衛星(北鬥二代)于2007年2月3日升空,第五顆北鬥衛星(北鬥二代)于2007年4月14日升空。2009年將有12顆北鬥二代升空,2010年北鬥二代的功能將于美國GPS相當。
北鬥計劃在2020年之前建成"30+5"的衛星導航系統,30顆中軌道移動衛星,加上5顆地球同步軌道靜止衛星。詳細情況請參見《未來戰爭論》。西方猜測,中國將于2016年前後發射20顆北鬥三代與15顆北鬥二代一起構成"30+5"衛星導航,並且將首次使用一箭九星技術,分兩次發射18顆北鬥三代。
俄羅斯一箭八星,一顆未入軌
2004年06月29日10點30分(北京時間14點30分)俄羅斯航天兵在哈薩克斯坦的拜科努爾發射場成功發射一枚"第聶伯"運載火箭。16分鍾後,該火箭將7顆微型衛星送入距離地球表面700到800公裏的太陽同步軌道,有1顆未進入預定軌道。
這8顆衛星中有法國和意大利各1顆、沙特阿拉伯和美國各3顆。按照原計劃,此次發射的衛星還應包括一顆俄羅斯本國的衛星"AKS"。但由于該衛星在組裝時出現技術問題,俄方于6月19日決定不再發射這顆衛星。也就是說俄羅斯本打算在這次發射采用"一箭九星"。
除了運載8顆衛星,這次發射的另一個目的是爲了檢驗"第聶伯"運載火箭的服務期限能否延長。"第聶伯"運載火箭爲三級液體燃料運載火箭,發射重量爲211噸,可以將3.5噸的有效載荷送入太空。與普通運載火箭在發射架上發射不同,"第聶伯"運載火箭采用井式發射,可以長時間保存在發射井內等待發射。詳細情況請參見《未來戰爭論》。自1999年以來,該型號運載火箭在拜科努爾發射場已成功進行了3次發射,將12顆衛星送入軌道。
"第聶伯"運載火箭是在俄RS-20洲際彈道導彈基礎上改造而成。1997年,烏克蘭與俄羅斯合作成立了Kosmotras國際航天公司,專門負責將這種洲際彈道導彈改造成"第聶伯"運載火箭,用于衛星發射。據悉,適合改造的RS-20洲際彈道導彈共有150枚。
http://club.xilu.com/emas/msgview-821955-2744718.html
北鬥衛星導航定位系統將再發射12顆衛星
新華網合肥2008-10月28日電(記者熊潤頻、蔡敏)在28日舉行的2008中國(合肥)北鬥衛星導航科技與產業發展論壇上,國家衛星導航工程中心副主任冉承其透露,2009年前後,北鬥衛星導航定位系統將再發射12顆衛星上天,力爭2010年為我國及周邊地區提供基本服務。
北鬥系統是中國自行研制的衛星導航定位系統,具有導航、定位和授時的功能。自2000年以來,北鬥衛星導航定位系統已經先後擁有了5顆衛星,並于2003年建立北鬥導航實驗系統,為中國及周邊地區的交通運輸、漁業、勘探、森林防火等領域提供有源服務。
“整個北鬥衛星導航定位系統的空間段由30多顆衛星組成。明年前後再發射12顆衛星,將使北鬥衛星導航定位系統具備區域無源服務能力,也就是不需要用戶發送定位請求信號,就能完成導航定位等功能。在此基礎上,逐步發展全球服務能力。”冉承其說。
據悉,我國正式開始研制獨立自主的衛星導航系統始于1994年。此前,世界上只有美國、俄羅斯和歐洲自主研制生產衛星導航系統。
中國力爭衛星導航領導地位 北鬥誓言超俄趕美
據香港《亞洲時報》報道,近日中國國家航天局宣布了龐大的航天工業發展計劃,以“做強做大”爲口號,計劃把目前排行全球第四的“北鬥”衛星導航系統數量大幅提升至30顆衛星,屆時其規模將超越俄羅斯及歐洲直逼美國。
有分析稱,這預示著中國要迎頭趕上,爭取衛星導航系統的全球領導地位。
目前,全球的衛星導航系統處于“四分天下”狀態,以美俄兩國的系統處于領導地位,其次爲歐洲及中國。在2006年舉行的中國珠海航展上,中國航天部門正式宣布了開始建設擁有自主知識産權的全球衛星導航系統,這被視爲中國衛星導航系統工程的一個分水嶺,在此之前,“北鬥”衛星導航系統只是一種區域衛星導航系統。
“北鬥”誓言“超俄趕美”
《亞洲時報》的報道指出,中國國家航天局局長兼國防科工委副主任孫來燕10月11日披露,在即將發表的中國航天“十一五”規劃中,擴大目前“北鬥”衛星導航系統是重要內容之一,整個系統將涉及30顆衛星。
目前,美國的GPS衛星導航系統由24顆衛星組成,定位精確度約爲誤差少于10米,是全球衛星導航市場的壟斷者。據悉,爲保持在戰略和經濟領域的優勢,美國還正在實驗第二代衛星系統,計劃再發射20顆衛星,總數達到44顆,屆時精確度將高達誤差少于1米。
主要繼承自前蘇聯技術的俄羅斯GLONASS衛星導航系統由24 顆衛星組成,定位精確度約爲10米左右。自前蘇聯解體後,因俄羅斯長期受資金短缺困擾,GLONASS系統發展一直陷于停滯甚至倒退狀態,目前在軌運行衛星只有17顆,俄羅斯正拉攏印度參與,俄政府期望于2008年可以令GLONASS衛星全部部署到位。
從規劃而言,歐洲的“伽利略”衛星導航系統其規模極大,最初規劃時的目標就是要取代美國的GPS系統成爲全球第一,衛星數量爲30顆,27顆爲工作衛星,3顆爲候補衛星,最高精確度爲誤差少于1米。歐盟諸國2002年簽署合建“伽利略”系統協議時,預計到2008年即可投入運作,但與其它歐盟多國計劃一樣,“伽利略”也因合作國之間無法處理利益問題而一再拖延,目前最樂觀的估計是2011年可以開始投入運作,而整個計劃可于何時完成則無法估計。
中國在2000年開始建設屬于自己的“北鬥”衛星導航定位系統,先後于2000年、2003年及今年發射了5顆導航定位衛星。由于受衛星數量和分布範圍的限制,從嚴格意義上來講,“北鬥”衛星導航定位系統在現階段仍是區域性有源三維衛星定位與通信系統(CNSS)。雖然是遲來者,而且起步技術據稱部分由國外引進,但目前“北鬥”系統在中國航天技術大發展的格局下已初具規模,並後來趕上,超越了歐洲在衛星定位方面的成就。“北鬥”系統一旦完成30顆衛星的全球導航規模構建,在規模上將超越俄羅斯的GLONASS,並進一步逼近美國的下一代GPS系統。
衛星導航系統的“軍民之爭”
美國國防部從1973年開始實施的GPS系統,是世界上第一個全球衛星導航系統,其最初的用途是專門用于爲洲際導彈導航的秘密軍事系統。在1991年的海灣戰爭中,該系統首次得到實戰應用並大顯身手。而在其後的曆次戰爭中,如科索沃戰爭、阿富汗戰爭和伊拉克戰爭等,GPS系統都是美軍不可或缺的“決勝利器”。從克林頓時代起,該系統才開始被允許應用在了全球民用方面,但即使這樣,美國仍然以保持其軍事優先性爲第一要務,爲此,在海灣戰爭期間,美國甚至不顧歐盟的強烈反對而一度關閉對歐GPS服務,導致了歐洲國家的巨大經濟損失。由此可見,衛星導航系統從誕生時起就帶有濃重的戰略色彩,而各國發展衛星導航系統的背後,是在“前車之鑒”下,對“國之利器不可授于人”式的戰略危機感的強烈警惕。
《亞洲時報》稱,中國官方明確指出“北鬥”是軍民兩用的系統,而美國則認爲該系統軍用多于民用,並刻意稱中國將“北鬥”的上行頻率制定在與美國GPS相同的範圍,是爲了使美國顧慮損害GPS的正常運作而不可能幹擾“北鬥”系統。
加拿大《漢和防務評論》認爲,“北鬥”衛星導航定位系統目前基本上是以滿足商用服務爲主,雖然現階段軍事用途有限,不過其仍具有雄厚的軍事應用潛力,這也是中國未來發展重點之一。理由很簡單,雖然中國衛星導航定位應用近年來發展迅速,但是絕大多數的軍民應用範疇都是建立在美國GPS之上。一旦發生戰爭,美國關閉GPS或加大民用碼誤差,對中國而言,後果不堪設想,所以中國必須未雨綢繆,發展自主的全球衛星導航定位系統。
《漢和防務評論》分析稱,“北鬥”衛星導航定位系統的軍事功能與GPS類似,如:飛機、導彈、水面艦艇和潛艇的定位導航;彈道導彈機動發射車、自行火炮與多管火箭發射車等武器載具發射位置的快速定位,以縮短反應時間;人員搜救、水上排雷定位等。不過,因運作方式不同,“北鬥”衛星導航定位系統有一些GPS沒有的軍事功能,其中最重要的就是部隊的指揮管制。
由于“北鬥”衛星導航定位系統的簡短通信功能可進行“群呼”,如集團用戶中心發出的各種指令經“北鬥”指揮型用戶機上傳至“北鬥”衛星接著轉給地面控制中心,再經出站數據鏈傳至“北鬥”衛星向目標用戶轉發,使得集團用戶中心可對其下屬用戶進行指揮調度。另外,當用戶提出申請或按預定間隔時間進行定位時,不僅用戶知道自己的測定位置,而且調度指揮的上層單位或其他有關單位也可得知用戶所在位置。
這項功能用在軍事上,意味著可主動進行各級部隊的定位,也就是說中國各級部隊一旦配備“北鬥”衛星導航定位系統,除了可供自身定位導航外,高層指揮部也可隨時通過“北鬥”系統掌握部隊位置,並傳遞相關命令,對任務的執行有相當大的助益。換言之,中國可利用“北鬥”衛星導航定位系統執行部隊指揮與管制及戰場管理。
英國BBC也有報道引述專家觀點表示,“北鬥”全球衛星導航定位系統部署完成後,中國將具備“資訊化戰爭”能力,能對小區域、小目標發動“點穴戰式”精確攻擊
“北鬥”騰飛終有時
據新華網報道,我國計劃在2007年發射兩顆“北鬥”導航衛星,2008年左右滿足中國及周邊地區用戶對衛星導航系統的需求,並將進行系統組網和試驗,逐步擴展爲全球衛星導航系統。
據介紹,正在建設的“北鬥”衛星導航系統空間段可提供兩種服務方式,即開放服務和授權服務。開放服務是在服務區免費提供定位、測速和授時服務,定位精度爲10米,授時精度爲50納秒,測速精度爲0.2米/秒。授權服務是向授權用戶提供更安全的定位、測速、授時和通信服務信息。
“北鬥”衛星導航系統與其它全球導航與定位系統相比最大的優勢,在于它不僅能使用戶知道自己的所在位置,還可以告訴別人自己的位置在什麽地方,特別適用于需要導航與移動數據通信場所,如交通運輸、調度指揮、搜索營救、地理信息實時查詢等。
《亞洲時報》指出,宇航及衛星技術是國際社會界定國家實力的標准,中國決定“做強做大”航天工業,展示了其要成爲強國的決心,提升“北鬥”系統能力,在數年內達到“超歐、越俄、趕美”的目標,這是一個非常大的雄心
http://china.rednet.cn/c/2007/10/30/1359425_2.htm
航天專家稱神舟飛船從神八開始進入批量生産
“天宮一號”與“神舟八號”交會對接示意圖。
新華網甘肅酒泉2011年9月29日電 (新華社記者李惠子、徐壯志、趙薇)成功發射天宮一號並將在2012年底前,完成無人和載人空間交會對接試驗……我國瞄准基于空間站需要的下一代載人航天技術。
作爲我國目前研制的最大的載人航天器,天宮一號目標飛行器將與11月中旬發射的神舟八號飛船進行無人交會對接,並在明年與神舟九號和十號飛船進行無人或有人的交會對接試驗,這將爲2020年左右建立60噸級載人空間站奠定重要的技術基礎。
載人航天總設計師周建平說,每個國家都是經過多次試驗才能成熟掌握交會對接技術,曆史上的航天事故,絕大多數都發生在事先沒有想到的那一點。周建平說:“我們的指導思想就是在全力以赴保證設計正確,保證地面試驗驗證真實、充分,保證産品生産質量的基礎上,充分考慮想到及沒想到的各種意外,做足應急預案。”
針對風險,科技人員采取了諸多手段提高系統可靠性。“首先,在設計上采取備份手段,東方不亮西方亮;采取余裕度設計手段,有個比較大的包容量,能夠包住可能出現的偏差。”“其次,我們反複研究飛行程序和策略,一旦出現想到的和想不到的各種意外情況,也要有手段來應對,繼續執行後續飛行任務,或進入安全模式和保護狀態。”“第三,充分發揮工程全系統的能力,例如當發生火箭入軌偏差較大的問題時,用天宮一號的動力來彌補;當一個系統遇到突發情況,用其他系統的能力來幫忙。”
火箭方面,我國正圍繞空間站研制新一代、更大推力的運載火箭。載人航天工程運載火箭系統總設計師荊木春說,由于空間站的每個艙重達20噸左右,發射升空需要新一代更大推力的運載火箭。“我們已經在爲2020年空間站的發射做准備。”
運載火箭系統副總設計師宋征宇說,數字化、無毒無污染的中國新一代系列運載火箭長征5號、長征7號有望在2014年左右實現首飛。預計2021年左右新型火箭的各項技術將趨于成熟,並逐步替代現有的長征2號、3號、4號系列。
此外,未來的我國空間站上,航天員在軌工作時間增加,這就需要更多措施抵抗失重環境可能帶來的不利影響。王憲民說,骨丟失對抗儀等實驗裝置隨天宮一號進入太空。儀器會以不同強度和頻率敲打航天員的腿部骨頭,根據記錄來分析其效用,從而進一步研制失重對抗設備。他說,2008年搭載神舟七號飛船上天的航天員開始使用中醫對抗失重不適等症狀,效果很好。
王憲民說,我國首次選拔的女航天員也正在進行交會對接任務訓練,最早可搭載神舟十號飛船上天。“女航天員的工作和生活用品與男航天員不同,目前已設計好,正在研制。”
中國航天員科研訓練中心已成爲繼俄羅斯、美國之後能獨立培養航天員的世界第三個航天員訓練基地。
天宮一號油箱可反複加注重複使用 屬國內首創2011-10-01揚子晚報
中國航天科工集團四院南京晨光集團公司曆經十年,爲“天宮一號”設計研制出特殊的“油箱”。這個長得像手風琴風箱的“油箱”,叫做大型液體燃料貯箱膜盒。據記者了解,大型液體燃料貯存箱是載人航天二期工程的五大關鍵技術之一,而其中的膜盒是該貯存箱的核心部件,屬于國內首創。
“這個膜盒的外表結構像是手風琴的風箱,只不過手風琴風箱是長方形連接,而我們的膜盒是圓形膜片連接。”該公司研發中心的施雲鵬高級工程師是參與設計研發該膜盒的人員之一,貯箱膜盒是用特殊的金屬材料制作而成。
在地面上給汽車加油時,由于汽油本身有重力,一般是用泵把汽油灌到汽車的油箱裏。但在太空中推進劑是失重的,而且必須以液態的形式輸送。而“天宮一號” 的運行時間很長,需要持續不斷的運行動力做保障,所以要做成手風琴風箱的形狀。運用空氣的壓力,擠壓膜盒,將膜盒內的燃料“擠”到“天宮”發動機裏。燃料裝在膜盒裏,膜盒要具備伸縮功能才能滿足要求。“所以手風琴風箱的結構能滿足我們的需要。”施雲鵬說。“這次‘天宮一號’的飛行時間是兩年,我們膜盒內的燃料已經一次性充滿了,可以維持兩年不要再加油。”
此前我國的運載火箭也都有燃料貯存箱,但不論是固體的,還是液體的都是一次性的。這次“天宮一號”的油箱卻可反複加注、重複使用。這項技術的突破和掌握,使只能在一定時間內運行的飛船變成長期在太空運行的“工作站”。
天宮一號安裝26個發動機 24個負責姿態調整 2011-10-01華商報
昨日16時09分,天宮一號成功實施第2次變軌,順利進入在軌測試軌道。
在未來大約兩年時間內,天宮一號還將完成多次變軌、與神舟飛船對接、轉體、翻滾等高難度動作。天宮一號是怎麽實現這些的呢?靠的是安裝在其身上不同位置的26個發動機,這些發動機與神舟飛船發動機都是位于西安的航天六院制造。
天宮一號廣泛使用碳纖維 儀器玻璃可耐千度高溫 2011-09-30 中國新聞網
天宮一號此行最重要的任務就是空間交會對接,這是舉世公認的航天技術瓶頸,也是它要面臨的最大的技術考驗。對接任務的完成離不開其姿態控制系統,而姿控系統必須使用關鍵的光學材料,既能夠濾紫外線,又耐宇宙線輻射、耐近千度的高溫,還要有很強的抗沖擊能力。據介紹,國內目前唯一能滿足此類要求的,只有中國建築材料科學研究總院提供的耐輻照石英玻璃。
普通玻璃乃至普通石英玻璃在高強度的宇宙射線輻照下都會變黑不透光,從而造成姿控定位的失誤。在技術完全空白的情況下,1987年,中國建築材料科學研究總院顧真安院士和他的科研團隊通過幾年的研究和反複試驗,解決了在高純石英玻璃內部進行摻雜的技術問題,攻克了高溫熔融不均體、耐宇宙射線輻照等多個技術難關。1995年,“耐輻照石英玻璃”首次應用于衛星並取得了良好效果。
資源艙推進分系統先進複合材料承力錐臺是天宮一號的重要結構件。中國建材集團哈爾濱玻璃鋼研究院使用碳纖維複合材料承力錐臺結構方案,創造性地用蜂窩夾層結構與複合材料十字梁組合結構作爲主承力結構件。
碳纖維複合材料在天宮一號上的使用幾乎隨處可見。爲滿足空間光學結構的應用,作爲重要承力結構件的相機支架,設計要求五“高”:尺寸精度及形位精度要求高;線膨脹系數要求高;結構彈性模量要求高,變形要微米數量級;産品基頻高,達100Hz以上;重量指標要求高,研制的技術難度較大。
天宮一號家具齊全 可騎單車 2011-10-01 旺報
天宮一號將在太空待上兩年,迎接太空人入住。這個家「家具」眾多、功能齊全,太空人要在其中工作、生活並開展科學實驗。它為太空人提供了不少工作生活設施。
一奇:騎車練身體
太空人將來要在天宮一號中駐留的時間比以往的神舟任務明顯延長。長時間在失重環境下生活會造成肌肉萎縮、骨丟失等症狀,所以太空人需要通過太空鍛鍊進行健康維護。天宮一號首次帶上了太空鍛鍊器材,例如特殊自行車,用於鍛鍊下肢肌肉;拉力器,用於鍛鍊肩部和背部肌肉;下體負壓筒,對下半身施加負壓,促使血液向下半身流動,改變失重環境中血液朝頭部轉移的情況。這些也是目前國際空間站通用的失重防護鍛鍊器材。此外,太空人的筆記本電腦裏事先存儲好他們感興趣的影音節目,甚至還可以從太空中往地球上發送電子郵件。
二奇:祥雲睡袋更輕
天宮一號為太空人準備的藍色睡袋外部繡有祥雲圖案,相比神七的睡袋,其重量明顯減輕,材料也是優中選優,具有抗阻燃、防靜電、重量輕、鬆緊可調等特點。天宮一號還為太空人準備了保暖內衣、保暖褲、運動襪、運動服、短褲等。這些衣服的設計比較特別,主要是考慮太空工作實驗的特殊需求,比如有的衣服裝有電纜口,有的口袋用於放置輻射測量儀等。由於天宮一號是長期無人低壓運行,會造成衣服材料加速老化,研究人員在地面做了大量的低壓存儲試驗,用專業設備拉扯衣物,確保拉伸強度和撕裂強度合格。
三奇:滅火手套抓火苗
天宮一號和神舟飛船都配備了滅火裝置。如果火情小,就用手套狀的滅火濕巾,可以隨處抓握火苗。它不僅耐高溫,而且絕緣性能好,這是因為太空中的火災大多是由電纜引起。滅火器只在火情較大的情況下使用。太空人戴上防毒面具,按下滅火器上的按鈕,噴射出的滅火劑就會把著火點與四周的氧氣隔離。由於滅火劑有毒性,一旦使用了滅火器,密閉艙裡的空氣就受到了汙染,太空人不再適宜待在艙裏,要嘛更換艙內的空氣,要嘛返回地球。
四奇:品質測量儀稱重
為了探索太空人長期駐留太空的醫學變化規律和防護措施,天宮一號裝載了很多空間醫學實驗設備。品質測量儀能在失重條件下「稱量」人體品質,反映太空人飛行期間體重的變化。骨丟失對抗儀通過對太空人施加外力刺激,研究如何對抗太空飛行造成的骨丟失。還有一些裝置用於研究失重環境下細胞變化規律、人的心理變化規律以及對艙內氣體採樣分析等。相比神舟系列任務,天宮一號的實驗設備和專案大大增加,太空人工作量也相應加大。
五奇:淨化 除有害氣體
人類想在太空長期逗留,必須設法製造適宜人類生存的小環境。除了維持合適的溫度、濕度、壓力、氧氣等常規環境外,天宮一號還對控制微生物和微量有害氣體配備了專門的「武器」。人體是微生物的產生源,代謝的皮屑在空氣中以浮塵形式存在,微生物控制裝置能在短時間內對空氣進行高效過濾淨化。艙內設備和非金屬材料會釋放微量有害氣體,對太空人健康不利。有害氣體淨化裝置能強力去除幾十種有害氣體,在太空人進入前提前開啟運行。此外,太空人呼吸、排汗產生的水汽也有冷凝水收集裝置定時自動收集。
六奇:心電裝置隨身帶
天宮一號攜帶了更新穎、更豐富的醫監設備,採集太空人生理資料,為太空人醫學健康維護提供技術支援。比如,太空人隨身攜帶的心電裝置能24小時連續記錄心電資料,而且不受測控弧段的限制。測血壓的設備和地面袖帶式不同,在胸部連上心電電極,在手指上戴上血氧、脈搏波感測器,對心電信號和脈搏波信號進行分析處理,計算出心率、血壓、血氧飽和度等生理參數。
七奇:回收 變尿為水
神舟飛船過去攜帶的都是消耗性資源,太空人衣食住行所需的物資都從地面攜帶,而天宮一號首次對再生技術進行驗證,攜帶了廢物回收利用設備。電解制氧裝置是將純水製成氧氣,動態水氣分離裝置是用太空人的尿液進行水氣分離。未來空間站上尿變水、氧氣再生等技術都與此息息相關。這些技術走向成熟後,將大大減少地面補給,實現尿液、體液和有害氣體等資源的回收利用。
八奇:蔬菜水果僅觀賞
部分航太食品將隨天宮一號進入太空,包括蔬菜、水果、肉類和複水湯等成品菜肴,也有蛋白、脂肪、澱粉等單體成分,但這些都不能吃,還只是實驗品。真正能吃的航太食品要等太空人隨飛船帶上天,種類會非常豐富,也更加符合太空人口味。實驗用的航太食品將來要跟隨對接的載人飛船返回地面,研究人員要觀察它們在太空長期運行後會發生哪些變化。據航太食品專家陳斌介紹,太空輻射、艙內溫度變化等因素都可能對食品構成影響。他們在地面存儲了同批次的航太食品,用於對比研究。天宮一號攜帶了高光譜相機,在軌期間將展開多項空間科學研究,包括探測大陸農作物中重金屬的含量分布、農藥殘留和病蟲害。
九奇:實驗細胞帶上天
此外,太空人將來駕乘飛船與天宮一號對接時,還會攜帶一部分產品上天,有的要轉運到天宮一號中。一方面是因為航天器載荷有限,無法一次帶完所有產品,另一方面是出於產品壽命的考慮,比如做實驗用的細胞,在長期無人條件下難以存活,所以要跟人一起帶上天。
微重力下 光子晶體試驗
此外,科學家還將利用天宮一號提供的微重力環境進行光子晶體試驗。光子晶體是可能替代半導體器件並引發信息技術革命的一種新材料,在地球引力影響下,光子晶體很難進行大尺度的試驗。
離職教授詛咒天宮 北航憤慨 2011-10-02 旺報
「天宮一號」順利發射,大陸各地一片歡騰慶祝,可是新浪微博用戶王福重竟然修改個人認證簽名為「祈禱發射失敗」。王福重在微博表示,中國大陸在國強軍盛的形勢發展下,應該更加重視人民民生議題。他已將認證簽名改為「哀民生之多艱」。
不過王福重的異常論點,已引起眾怒。經過人肉搜索發現(另參本館:人肉搜索),王員任職於北京航空航太大學國際貿易系主任,對此,北航30日晚間在官網發表聲明,稱其已經於2010年1月離職,對有關針對「天宮一號」目標飛行器的不良言論,表示極大憤慨!北航同時要求有關網站、論壇、微博,應立刻停止傳播失實資訊,消除不良影響。
天宮1號國慶獻禮 近7成訪衆民族自豪感增強 2011-10-01 環球時報
根據環球網的一項在線調查,有近七成的受訪網友表示 “天宮一號”的成功發射增強了其民族自豪感。不過,對于外界由“天宮一號”而發出的各種誇贊中國的言辭,很多中國民衆也做到了冷靜看待。環球網另一項相關調查結果顯示,有超七成的受訪民衆認爲,“天宮一號”的發射只是中國綜合國力提升的一個方面,不過並不能因此就稱它是中國變成世界強國的一個標志。
評論稱中國載人航天效費比高不算“奢侈品” 2011-10-02 新華網
天宮一號的成功發射,是中國航天發展的又一個重大成果,振奮人心。不過在一些論壇和博客中,我們也不難發現有這樣一種觀點:美國航天飛機已經退役,歐美各國都不斷縮減在航天領域的投入,在這種情況下,現在中國在載人航天領域的投入是不是有些過于奢侈?
由于經濟上出現的嚴重問題,造成了美國大幅度削減航天領域的投入。航天是一個高投入的産業,美國的航天飛機使用費用極爲高昂,但並不能說航天拖垮了美國的經濟。美國經濟出現問題是由于金融等虛擬經濟過度畸形發展所導致。即使對于蘇聯來說,它在軍事和航天與美國的競賽,也並不是其解體的主要原因,更多的是因爲經濟體制的僵化。
因此,航天領域確實投入高,但它不會對整個經濟發展形成巨大的負面沖擊效應。相反,航天産業在幾十年的發展過程中,還會對經濟産生一定的間接促進作用。美國通過“阿波羅”登月等大型航天工程,就刺激了材料、電子、精密加工等一系列相關産業的發展,對美國新興産業革命起到了重大的促進作用。而現在美國經濟的問題,非但和航天沒什麽關系,反而和制造業逐漸萎縮,特別是航天這種高技術制造業止步不前有一定的聯系。
美國在冷戰結束後,出于自身“一超”領先地位,就已經開始縮減了在航天領域的投入。美國航天飛機的使用費用高昂,除了本身技術複雜的原因之外,發射次數的降低也是一個因素。次數越低,造成每次發射的費用就會越來越高。而外界批評美國航天飛機設計過于複雜,美國國家航天機構人員臃腫、效率低下,則就涉及到了一個國家航天發展的計劃和費效比的問題了。
一個國家航天産業能否健康發展,能否對社會經濟産生促進而非“過度投入”的阻礙作用,關鍵在于能否制定一個合理、高效和可持續的航天發展計劃。而中國航天的發展,恰恰就遵循了這樣一條道路。這裏既有我們自身的原因,也有借鑒他國經驗的因素。
新中國成立之初,研制火箭衛星就成爲國家重點發展的目標。但中國發展航天等高技術,一直堅持獨立自主、不與別國爭霸、“量入爲出”的方針。因此中國在經濟水平尚不發達的時候,就建成了屬于自己的一整套航天研制、發射、測控體系。而且,美國、蘇聯等領先國家的發展,也對中國的航天提供了諸多有益的經驗教訓。例如航天飛機的優勢和劣勢,空間站的發展模式等等。
中國航天的發展上“彎路”就相對的少的多,而且更多表現爲“少花錢、多辦事、效率高”的特點。例如這次天宮一號發射,中國載人航天工程總設計師周建平就介紹說,美國和俄羅斯當年一次空間交會對接試驗只解決一個問題,而我們這次飛行試驗除主要任務交會對接外,還可達到3個目標。相比美、俄每次都需要發射兩艘飛船進行一次對接,我國一個目標飛行器與3艘飛船先後對接的“1+N”模式,減少了2次發射,顯著降低了成本。
其實合理、高效地發展載人航天,對于中國目前的經濟實力來說,還真不算什麽了不得的“奢侈品”,完全可以承受。老是琢磨吃飯穿衣的問題並不一定是好事,因爲這意味著忽視了長遠未來的發展。
「天宮一號」壽命僅2年 追美須努力【聯合報2011.09.30
不過,中共的「天宮一號」太空實驗站,仍與美國或西方太空站相距甚遠。一九七三年美國發射的太空實驗站重達八十五噸,「天宮一號」僅八噸多;一般國外太空站壽命可達五至十年,「天宮一號」設計僅兩年;國外太空站至少有兩個對接面,能同時對接載人、貨物的太空船和專用實驗艙,但「天宮一號」僅有一個對接面。
其次,「天宮一號」明年與「神十」對接後,太空人預計停留時間較短,國外太空站裡的太空人停留時間可達數十天到上百天。最後在能源補給、設備運載及設備維修方面,「天宮一號」也都明顯不足。(楨:小而美!一號是測試用的2年後將返回地面,二、三號才是真正太空實驗室)
九年後美退出 陸獨霸太空? 2011-09-30 中國時報
美國主導的國際太空站將於二○二○年退役,這年正是大陸將正式建成完善的太空站,屆時可能「獨霸太空」,歐美的太空研究項目,也只能借助中國的太空站。
諷刺的是,大陸獨立研製太空站,源於美國堅拒中國參與國際太空站計畫所致。(另參本館:《美國對中共之技術轉移》)
但西方專家評估,大陸的太空技術,仍與美、俄有距離。天宮一號與美國太空總署1960年代的「雙子星」飛船試驗計畫相似,中方的神舟火箭計畫及對接技術,大抵只是源自前蘇聯的「聯合號」太空船。中方專家也承認,天宮一號算不上是太空站,只是簡易的太空實驗室。
「天宮一號」壽命兩年,中共預訂2015年前再發射「天宮二號」、「天宮三號」兩個太空實驗室。但中共真正意義上的載人太空站將在2020年前後建成(楨:北斗導航亦然)。
官方正式公布了2020年中國空間站的規劃:由核心艙、實驗1艙、實驗2艙組成,每個艙約20噸,總重60-65噸,可對接1艘載人飛船和1艘貨運飛船。
美國航天局首次公布航天飛機與空間站對接照片
登月航太工程 三步走 2011-09-30 中國時報
儘管天宮一號與神舟八號交會對接任務總指揮部發言人武平表示,登月一事尚未列入計畫,也沒有具體時間表,但天宮一號屆時在外太空與神八成功交會對接,代表大陸將掌握未來載人航太、組裝大型太空站和載人登月的關鍵技術。
在最2010的航空航天工程討論會上,嫦娥一號總設計師和總指揮、中國科學院院士葉培建表示,嫦娥探月項目(中國朝深空探測邁出的第一步)有望繞月球轉動、登陸並于2020年返回地球。葉培建建議中國要在2025年進行首次載人登月和建立月球基地、2013年探測火星、2015年探測金星。
射天宮配美愛國歌 陸網友喊瞎【中央社2011.10.01
英國「衛報」報導,中國國家航天局和中央電視台CCTV攜手轉播,搭配振奮人心的管弦樂「美哉美國」。衛報評論是:發射無瑕疵,但選的配樂很奇怪。
另有網友寫道:他還寫:「我們在白宮演奏『我的祖國』,在天宮演奏『America the Beautiful』,誰說中國人不夠幽默! !真感謝美國不幫我們!!!
他提到「我的祖國」的事情,指的是中國國家主席胡錦濤訪問美國,在白宮出席歐巴馬國宴的時候,受邀表演的鋼琴家郎朗演奏這曲「我的祖國」。
這首歌被視為反美歌曲,在美國演奏也被視為打了白宮一巴掌,不過這次天宮一號搭配美哉美國,也可算是還了債了。
美稱天宮一號給NASA敲警鍾:美國面臨中國競爭
據2011年9月30日出版的《環球時報》報道,瑞士“國際關系與安全網絡”網站9月27日文章說,在美國不斷縮減自己太空活動的同時,中國卻朝相反方向努力,這在美國激起與多年前類似的辯論:中國人到底要用他們的火箭幹什麽?美國FroexTV則問得更加直接:“中國的天宮一號是給NASA敲響的一記警鍾?”
外媒:天宮一號 中國崛起重要標誌 2011-10-01 旺報
美國彭博社說,天宮一號升空是中國希望在2020年底將人類送上太空的計畫的一部分。天宮一號計畫外加高鐵、北京奧運會等,共同形成中國崛起成為一個世界強國的一個標誌。天宮一號的發射將鞏固中國在印度、伊朗、韓國等這些新興國家中的領導地位。這些新興國家正在向火箭連接和對接技術注資。
歐洲航天局 欲與陸合作 2011-09-30 旺報
大陸昨天完成天宮一號發射,大陸將在2020年擁有全球唯一的空間站,由於中美政治分歧,短期內中國加入國際空間站的可能性不大,不過,歐洲對於和中國合作航太發展表達相當高興趣。
中國天宮一號升空背後深藏軍事意圖 2011-09-30 (楨:美俄亦然!)
西方披露:有秘密迹象顯示中國的載人飛行計劃由軍事目標驅動;美國和俄羅斯的太空專業人員都已經心知肚明,這是用于發展太空軍事計劃最好的方法。”明智和理想的西方軍事觀察家都知道,天宮一號已經撅動了歐美俄把持的大國太空俱樂部,而且中國讓正在後來居上,令人不安的事中國對此很低調,西方無法知道中國的全盤計劃。
美國專家:中國可能於2020年建反飛彈系統【中央社 2010.01.13
上海東方網引述美國媒體報導,中國可能會在2020年代中期建立全國性的反彈道飛彈防禦系統。
報導說,美國軍事問題專家費雪指出,中國公佈進行陸基中段反飛彈攔截技術試驗的舉動非常罕見,顯示中國在這個領域取得重大進展。
此外,前美國空軍官員、軍事專家石明凱認為,自20世紀80年代末開始,中國便一直在投資研發彈道飛彈防禦技術及陸基太空監視系統。
中國於2007年向太空發射一枚陸基飛彈,成功摧毀一顆氣象衛星。報導說,中國可能會利用這項反衛星系統發展反彈道飛彈系統。
從後太空梭時代看各國的太空夢 [2011-07-09]
1981年4月12日哥倫比亞號太空梭升空畫面
正由太空梭載運機運輸中的亞特蘭提斯號太空梭
1986年挑戰者號在升空73秒後突然爆炸失事
這卅年來,有些美國輿論對太空梭的整體表現感到失望,因為太空梭研發預算暴增一倍;太空梭「了無新意」的重複在地球軌道打轉;只發射升空一百三十五次,僅達原先承諾數字的九分之一;更嚴重的是太空梭失事兩次,十四位精英在天際中壯烈殉職,令美國太空總署飽受質疑,計劃被迫逐年萎縮,最後在二○一一年陸續被送到博物館,成為最昂貴的「鎮館之寶」。
美國人失去對太空的熱情除了缺乏新的願景,另一方面經費不夠也是現實主因,當國家赤字連連,民眾連年飽受失業率痛苦時,美國只能選擇在太空競賽中暫時缺席。
不過也有人認為,如果將太空衛星科技算入「總帳」,則美國的太空事業表現又不是太差,美國間諜衛星無所不在,可以精確定位地表目標,制敵機先掌握地面戰爭的優勢,再度印證了太空計劃的多方成果。因此當星際戰爭的預算轉移到美國國防部,太空總署功能萎縮後,也注定了沒落的命運。
有分析家從管理的角度來分析太空總署的成敗,他們認為任何機構不管夢想有多美或是貢獻有多大,當這個機構失去功能就應該考慮「退場」。許多專家質疑的是,太空總署現在的使命是什麼?又應該是什麼?美國總統奧巴馬認為是在二○三○年登陸火星或是小行星。但部分民眾仍持觀望心態。
在官方被譏成效不彰後,有些企業家嗅出太空商業氣息,比方美國兩家民營公司推銷太空遨遊之旅,每人花廿萬美元可以上太空;更長遠的旅途是移民火星,截至目前為止有四百位民眾已繳費參加這項太空旅遊,也許可以透露出太空商機及轉機。
面對美國太空梭載人飛行的暫時偃旗息鼓,世界各國探索太空方興未艾,繼起的中國、俄羅斯、印度都透過國際合作,跟美國共構太空環境,可以說人類的太空夢沒有打烊,只是換個方式繼續前進。
http://news.singtao.ca/toronto/2011-07-09/editorial1310203610d3293747.html
「太空」飯碗不保 鎮民很失落 2011-07-22 中國時報
「亞特蘭提斯號」安返地球,為美國航太總署(NASA)的太空梭任務畫下句點。與發射地點佛羅里達州「甘迺迪太空中心」僅一河之隔的小鎮提圖斯維爾(Titusville),在仰仗太空計畫繁榮半世紀後,也從雲端跌入谷底。
美發射X-37B空天飛機 將進行多項秘密試驗
中新網20104月23日電據外電報道,外形酷似小型穿梭機的美國無人駕駛空天飛機X-37B于北京時間4月23日7點52分(美國東部時間4月22日19點52分)在佛羅裏達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空。
美空軍稱發生成功,但未透露具體細節。“阿特拉斯5號”火箭執行了此次發射任務。
在能以自動駕駛模式返回地球之前,X-37B最長能在軌道停留270天,它將在太空中進行多項保密試驗。
報道稱,X-37B在戰時,有能力對敵國衛星和其他航太器進行軍事行動,包括控制,捕獲和摧毀敵國航太器,對敵國進行軍事偵察等。
(楨:X-37尺寸似1/4的太空梭,NASA于1998年開始研制X-37、2004年底退出計劃,但是五角大樓決定重拾該計劃,並指定由國防預先研究計劃局(DARPA)接管。)
太空站3太空人平安返地面 2011-09-16
莫斯科時間2011-16日8時,載有3名國際太空站太空人的俄「聯合」太空船返回艙平安降落在哈薩克境內的指定區域。
今年8月,俄羅斯用一枚「聯合」運載火箭為國際太空站發射「進步」貨運太空船時,由於火箭第三級發動機燃料供應系統堵塞,導致發射失敗,太空船在俄境內墜毀。
由於俄向國際太空站發射載人太空船也需使用「聯合」運載火箭,而且美國穿梭機退役後,只有俄羅斯負責國際太空站太空人的往返運送,因此相關國家對國際太空站能否正常運行感到憂慮,美國太空總署甚至開始擬訂國際太空站人員撤離計劃。
然而俄羅斯航天部門一直表示,貨運太空船發射失敗不會影響國際太空站太空人的生活。
本月13日,俄航天署宣布,8月份貨運太空船發射失敗的原因已經查明並已作出整改,下一艘「進步」貨運太空船將於10月30日飛向國際太空站。
此外,俄將在今年11月12日和12月20日發射兩艘載人太空船,為國際太空站送去「換崗」的太空人。
目前,俄美兩國航天部門正就國際太空站的運行事項進行磋商。
美稱航天飛機退役後可能搭載中國飛船赴空間站 2010-07-03青年參考
6月28日,美國總統奧巴馬發布新版國家太空政策,一改前任布什的“軍事對抗”論調,祭起“合作”大旗,尋求加強國際太空合作。但也有人指出,美國謀求太空軍事化以及稱霸太空的既定方針沒有改變,只是在策略上更富于技巧性。
美新火箭 登火星不是夢【聯合報2011.09.16
美國太空總署(NASA)14日公布新一代運載火箭的設計,新火箭為歷來威力最強大的發射器,預定2017年首度試射,未來載送太空人漫步火星或更遠的星體,將不再是夢。
進軍太空掀起中國熱 美像孤軍2010-12-18 中國時報 劉屏
美國專家指出,中國的太空科技飛躍進步,唯獨美國,既不敢與中國合作,又爭取不到其他國家訂單,愈來愈孤單。
俄稱已輸掉與美太空競賽 與中國並列世界第二
環球網記者梁旭報道2011年 4月13日,俄羅斯聯邦航天局局長波米諾夫在聯邦委員會會議上坦誠,俄羅斯已經輸掉了與美國的太空競賽,並且與中國分享世界第二名的位置。俄媒稱,波米諾夫一直被輿論要求下臺,但他在講話中將目前的情況歸結于“政府投資不足”上。
天津以建成了世界最大火箭基地初型 2011-03-05 新華社
經過三年建設,位于天津濱海新區的火箭基地已初具規模。作爲中國運載火箭技術研究院長征五號等新一代運載火箭研制、生産和産業化基地及航天技術應用産業基地,該基地總占地面積3000畝,規劃建築面積55萬平方米,分一期工程和二期工程。産業化基地全部建成後,總建築面積將超過100萬平方米,遠遠超過了目前位于北京南城中國運載火箭技術研究院院內的火箭總裝基地。
基地建成後能夠滿足未來30年至50年發展空間技術及和平利用空間的需要。屆時,産業化基地將具備部件加工、總裝、試驗等研制“大火箭”需要的全部功能。
背後有玄機:中國大推力火箭基地選址海南2009-09-17
將來的5米直徑大推力火箭將從天津建造,從海路運到海南文昌基地,文昌基地本身靠近大海,將來的空間站和載人航天和載人登月都將從海南發射。海南最大的優點是利用海運可以做到大尺寸大質量發射,並且本身靠近赤道,發射有先天優勢,第三個優點是衛星殘骸抛在大海,減少了內地發射對地面居面的可能傷害。
此前我國酒泉、西昌、太原三個發射基地受到鐵路運輸條件的限制,火箭直徑不能超過3.35米。長征-5號:分直徑5米,3.35米,2.25米三種長征5號低軌25噸,同步14噸;H2B火箭低軌18噸,同步8噸,現在是比中國強,H2B研制了十幾年的時間,也就是說未來很長一段時間日本將用H2B和中國的長征5抗衡。
另參本館:
中國衛星 人造衛星 中國北斗導航定位衛星不等於GPS 中國特色的GPS系統 衛星導航熱 美早知中反衛星 反衛星大戰 反衛星武器研發史 林宗達《中共軍事革新之信息戰與太空戰》 《太空兵器》 《空天一體作戰研究》 《制空權》
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