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2017年9月28日星期四

“北鬥之父”孫家棟:中國發展北鬥導航不排斥GPS

8月31日下午,在廣州無線電集團主辦的新一代信息產業論壇上,年近九旬的中國科學院院士孫家棟提前離場。現場數百名北鬥導航技術工程師集體起立,用持續數分鍾的掌聲歡送這位老人。從"東方紅"衛星開始,中國航天事業的每一次大發展,幾乎都有著孫家棟的身影。

這位中國人造衛星和深空探測技術的主要開創者,備受航天從業者的敬重。衛星導航是孫家棟近十年的主攻領域之一。短短十餘年,中國的北鬥導航係統實現從無到有,並投入產業化。孫家棟因其貢獻被譽為"北鬥之父"。

時間進入2017年下半年,全球衛星導航格局風雲湧動,中國按計劃開啟覆蓋全球的"北鬥三號"工程,日本、印度等國也加緊了區域性導航衛星的發射。就在過去的8月份,中國和俄羅斯進行了衛星導航係統的聯合在軌試驗,跨出合作的重要一步。

論壇間隙,21世紀經濟報道記者就當前衛星導航熱點問題,專訪了孫家棟。孫家棟強調,時間、空間信息是國民經濟不可或缺的基礎設施,中國必須掌握自主可控的衛星導航技術。在自主可控的基礎上,中國的北鬥導航技術需要探索和GPS等其它衛星導航係統的兼容和互相操作,以增加定位精度和服務質量,以推動地麵應用的發展。

《21世紀》:中國為什麼要研製北鬥衛星導航係統?

孫家棟:衛星導航、通信、遙感是航天技術運用的三個主要領域。在人們日常生活和國民經濟建設當中,總需要不斷地問"在哪裏"、"什麼時間"兩個問題,人類90%以上的信息都與時間、空間相關。衛星導航技術的作用就是給人類提供時間坐標和空間坐標。時空信息深入到人類生產生活的各個領域,跟用水用電一樣不可或缺,是國民經濟的重要基礎設施。就像停水停電影響城市生活一樣,衛星導航服務一旦失效,國家的經濟運行就要受到很大的影響。在日常的運作中,天上的衛星也有可能出現這樣那樣的毛病,影響到地麵的導航服務。因而,中國需要掌握自主、獨立、可控的衛星導航技術。

目前,美國的GPS係統研發較早,已經覆蓋了全球。但許多國家已看到了自主可控的問題,除中國外,俄羅斯、歐盟都在搭建全球性衛星導航係統,形成了衛星導航的"四大家族"。日本、印度也加緊搭建自己的區域性衛星係統。(記者注:近日,日本成功發射第三顆導航衛星"引路"3號;印度亦試圖發射全球定位衛星IRNSS-1H,以替代在軌的一顆故障衛星,但發射失敗。)

必須要強調的是,要獨立自主掌握衛星導航技術是有很大的難度的。中國的航天事業起步很早,但為什麼直到(上世紀)90年代才開始搞衛星導航?這是因為衛星導航係統網絡龐大,需要技術的積累。一旦建起來以後,用戶量是相當大的,別說停機,瞬間的使用效率不好都不行。不僅僅是建起來就完事了,要不斷地發展。這需要付出上千億的經濟代價,也體現了國家的決心。

2012年,我國區域性的"北鬥二號"完成衛星組網,目前正在搭建全球覆蓋的"北鬥三號"。

按照計劃,"北鬥三號"衛星的發射采取"一箭雙星"的辦法。今年下半年發射3-4次,對應的衛星數目就是6-8顆。我國航天係統有很嚴格的質量把關製度。"北鬥三號"的衛星研製生產工作都按照計劃在正常運行。我在想,衛星的生產一步一步走來,今年有可能保持三次以上的發射的。

《21世紀》:從8月初開始,中國和俄羅斯專家進行了兩國導航衛星的聯合在軌試驗,用兩周時間研究評估北鬥和格洛納斯係統沿"絲綢之路經濟帶"的導航條件。如何評價這次中俄合作試驗對中國北鬥產業、對全球衛星導航格局的影響?

孫家棟:在逐步建立自主的衛星導航係統後,我國還要回答一個問題,就是對GPS、其它衛星導航係統要有什麼樣的態度。

總的思想是"兼容",是不排斥。衛星導航產業發展的關鍵,在於地麵技術的應用。世界各大衛星導航係統都很重視地麵應用。對地麵應用來說,信息數據量越大,處理精度就越高;信息來源越多可靠性就越強。比較理想的情況是,信息源中有自主可控的,地麵導航設備平時接收多種信息源,實現高精度定位服務;一旦某顆衛星因正常調試或工作故障而出現錯誤信號,導航設備能夠第一時間剔除錯誤信號,保障正常工作;如果遭遇特殊情況,自主可控的信息源也能保障基本的時空信息服務。

這次中俄合作試驗,主要是要測試北鬥和格洛納斯兩個係統的兼容和互相操控問題。實際上,GPS、北鬥、格洛納斯、伽利略四大平台的交流還是比較緊密的。這四個導航係統在軌衛星加起來,(幾年後)將達到120顆左右。這也意味著許多國家上空,同時有20-30顆衛星。如果這四個係統能很好地兼容,可想而知地麵應用設備的定位質量將精準到什麼程度。衛星的兼容,涉及頻譜、軌道的協調,相當於商量你走這條車道、我走那條車道,目前協調起來難度還不是很大;但互相操作顯得有些複雜,與獨立自主有一定衝突,不太容易協調。

具體到中俄專家的聯合試驗,技術交流對中國和俄羅斯都有好處。相比較而言,中國的電子元器件發展比俄羅斯走得前一些;而俄羅斯有著很強的航天科技基礎,又是橫跨亞歐大陸的大國,中俄合作可以讓北鬥係統掌握更多的地麵基站信號源,從而提高導航的精度。這對我國推廣"一帶一路"倡議、服務"一帶一路"沿線國家是比較有利的。我國正在搞覆蓋全球的"北鬥三號"工程,服務"一帶一路"沿線國家將是未來我國北鬥導航係統發展的主要方向之一。(編輯:張星)

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