首页  >  信息发布  >  国际航天 > 正文

永不退役的GPS

发布日期:2005年11月18日字体: 【大】【中】【小】 分享:

    

天 枢

  GPS的挑战者

  从上世纪70年代,美国开始研制全球卫星定位系统,借鉴了早期的子午仪卫星定位的经验,经过20年的努力,花费了200亿美元,终于在1994年建成。这个系统有24颗卫星,分布在六个轨道面上,具有在海、陆、空进行全方位导航和定位的能力。这个全球卫星定位系统又被简称为GPS。建立之初,主要是为军事服务,为了让它既有更大的使用价值,后来又开辟了民用服务项目,主要为飞机和轮船导航。

  长期以来,卫星全球定位系统就是它一家独霸天下,但是,这种局面没有维持太久,欧空局也提出了他们的全球卫星定位系统建造计划。

  1999年,欧盟提出建设“伽利略计划”,这个全球卫星定位系统计划总投资48亿美元,发射30颗卫星,其中的27颗是常用卫星,另外3颗是备份卫星,它们共同为飞机和船舰导航。它比美国的GPS具有更高的定位精度,其误差不超过1米。这个计划2002年3月正式启动,预计2008年建设完毕。这个计划除了欧盟成员国以外,还有其他一些国家加入,使它成为未来最具声势的全球卫星定位系统。伽利略计划的提出,给美国现有的GPS提出了严峻的考验。

  不仅伽利略系统,如今在天上运行的还有俄罗斯的格罗纳斯全球卫星定位系统,这个系统早在GPS之前就已经开始建设,建设周期很长,建设完工之后,由于没有得到良好的维护,基本上处于瘫痪状态,不能正常使用。但是,在2001年12月2日,俄航天军将3颗新的格洛纳斯卫星送入预定轨道,拉开了重新部署该卫星系统的序幕。紧接着,又有多颗格罗纳斯第二代卫星发射升空,这种第二代卫星将会使格罗纳斯拥有更长的服役时间。目前,俄罗斯还与印度合作,准备在未来的几年内,发射更多的卫星,让格罗纳斯系统在2008年重新开始正常运作。

  这两个全球卫星定位系统不仅会打破GPS的独霸天下,还会在不久的未来开辟三足鼎立的局面。面对未来的这两大竞争者,让美国感到了巨大的压力。

  第二代GPS拉开部署序幕

  为了让GPS可以在未来对抗欧盟和俄罗斯的这两大系统,美国没有采用研发新系统的计划,而是采用了让原有的GPS系统更新升级的方法。它准备用第二代GPS卫星取代现有的卫星,从而实现整个系统的升级换代。这种卫星被称之为GPS-IIR,它们具有更高的抗干扰能力,这解决了以前抗干扰能力不足的问题,它还可以提高发射功率,增强信号功能,对方要想对它实施干扰,必须研制功率更高的干扰发射机,但是,新一代GPS系统可以迅速找到干扰机的位置,从而为攻击导弹指引方向。

  除了抗干扰能力之外,还在地面接受设施方面做了很多的改进,包括研制新一代军用接收机,更新GPS地面测控设备,增加地面测控站的数量等行为,这些都是间接更新方式,可以逐渐完成有关工作,不会吸引人们的关注,吸引人们关注的是第一颗卫星的发射。

  第一颗GPS-IIR卫星于2005年9月25日从卡纳维拉尔角成功发射,经过一系列精确部署之后,不到五天就把卫星移交给美国空军太空司令部,从而完成顺利地完成了改造GPS的第一步。11月初,第二颗GPS-IIR卫星又交到了美国卡纳维拉尔角空军基地,准备在2006年1月发射升空。

  除了GPS-IIR卫星之外,第二代卫星还包括另一个型号,那就是GPS IIR-M,该型号的8颗卫星正在由洛克希德?马丁公司负责研制。新卫星上配备有现代化的天线控制板,它用来保障地面GPS接受机能够接受到较强的卫星信号。此外,这些新卫星上配备了两种新的信号发射装置,一种为军用信号发射装置,另一种则为民用信号发射装置,这极大地增强了整个卫星系统的信息编码和抗干扰能力。

  这两种卫星将会使GPS在未来拥有更高的能力,可以从容地应对伽利略和格罗纳斯的挑战。

  第三代GPS计划正在实施

  按照欧盟和俄罗斯的计划表,伽利略和格罗纳斯系统将会在2008年左右全面投入使用,这跟GPS第二代的重建计划基本一致,在那个时候,GPS的第二代也会部署完毕。但是美国的目标并不仅仅如此,它并不满足于可以与对方抗衡,而是准备让GPS继续运行下去,为了达到这个目标,有关第三代GPS的相关研究工作早已开始。

  负责GPS军事作用的功能属于美国空军,负责GPS民用导航作用的属于运输部管理,运输部在增强GPS民用服务的规划与投资、发展下一代GPS III系统方面,扮演了颇为积极的角色。10月27日,这两个部门的官员们会聚一堂,探讨GPS未来的应用远景以及未来的经费问题。空军表态说,在2006财年中为GPS III 项目申请了8700万美元。2007财年的申请额将急剧增长到2.37亿美元,此后继续增长,到2011财年将达到14亿美元。运输部也对自己的经费计划作出了表态。

  步伐似乎还在加快,11月初,美国GPS项目经理说,美国空军将于今年12月或明年1月发布GPS III计划下一阶段方案征询书,征询书回收之后,将于2006年春季之后授出一份合同,开始建造GPS III卫星。并且制定了这种卫星首次发射的时间表,首颗GPS III卫星的发射将在2013年。

  GPS III将会采用全新的优化设计方案,它放弃了当前的中轨道卫星运行模式,将会采用高轨道模式。而且,第三代系统将会大大增加卫星的数量,卫星总数量由第一代的24颗扩展为33颗。与现有的技术能力相比,第三代卫星的导航能力将会有大幅度的提高,比如,它的信号发射功率将会提高100倍,抗干扰能力提高1000倍,定位精度将会达到一米以内,达到20到50厘米,这样就完全满足了几乎所有的导航需要。

  GPS永不下岗

  全球卫星定位系统需要几十颗卫星组网建设,即使是缺少几颗,它照样还可以工作,所以它的建成没有明确的时间表,它的退役也没有明确的时间表,现在发射的第二代卫星只是为了更新原有的老化卫星,它可以和第一代卫星同时并轨运作,等到第二代卫星全部发射组网完毕,才能宣告第二代GPS的建设完工。

  第三代GPS是为了满足2025年以后的需要,可以预计的是,在美国准备升级第三代GPS卫星的同时,欧盟的伽利略也会升级到第二代,而俄罗斯的格罗纳斯也会升级到第三代。按照当前的形势来看,美国并无意让GPS在未来的某个时间下岗,如果让GPS下岗的话,就意味着它需要重新建设另一个全球卫星定位系统,那样会花费更多的建造经费,是不划算的。

  为了不使GPS落后于对方,GPS也许会制定第四代的建设方案,这样看来,美国的GPS将会永不下岗。



【关闭】 【打印】