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石豪:伽利略系统“拉闸”,也许要从缺少这个技术说起
关键字: 伽利略掉线伽利略宕机伽利略故障北斗星间链路奇怪的沉默
在伽利略系统由信号异常到服务完全中断的过程中,由我国建设运行的国际GNSS监测评估系统(iGMAS)全程保持监测,并持续对国内外用户提供数据。
iGMAS是全球第一个涵盖四大导航系统的监测平台,也是我国第一个在联合国框架下发起并主导的科学工程。iGMAS的跟踪站遍布全球,包括8个国内站、14个海外站,甚至在北极的黄河站和南极的中山站也设有跟踪站,能够在全球范围内对四大导航系统的信号进行接收测量,对数据质量进行评估。全球用户可以通过iGMAS网站(www.igmas.org)获得免费的四大导航系统监测评估数据。
iGMAS南北极跟踪站 | 图片来源@iGMAS
根据一些专业GNSS网站的消息透露,工程师正在加班加点维修伽利略系统,预计服务将会在周末(7月13日到14日)恢复。
然而令人疑惑的是,在伽利略系统全面“拉闸”的几天里,公认的“西方主流媒体”并没有什么动静。
【作者注:在本文完稿后,直到北京时间7月15日早上7点,BBC终于报道了此事。从伽利略官方首次发布异常公告到BBC报道,超过80小时,即使从官方宣布全面“拉闸”算起,也隔了超过一天。实际上从北京时间7月12日5时50分起,伽利略系统已彻底中断服务,如果从这个时间点算起,“瞒报”时间近两天。】
也许是CNN、BBC等西方主流媒体对欧洲的全球导航系统宕机漠不关心?或者他们对欧洲的宽容度更高,选择为尊者讳?
只是不知道如果宕机的是中国的北斗系统,他们又会作何反应。
不过,想要北斗出现这种全系统掉线的情况,还真是有点困难的,这都源于一项北斗拥有,GPS也有,GLONASS都有,就伽利略没有的技术——星间链路。
缺少的技术
其实星间链路技术在北斗系统的应用,多少和历史有关。
全球导航系统包含数十颗卫星,卫星飞出国土范围后的测控很成问题——卫星上的遥测数据下不了,地面的遥控指令上不去。所以我们能看到远望号航天测控船队经常远航太平洋,为发射提供测控服务。
远望七号 | 图片来源见水印
对于英法美等老牌殖民主义国家而言,遍布全球的殖民地为设立测控站提供了诸多便捷,而我国建设的海外测控站则面临所在国政治局势的影响,始终存在风险。
20世纪90年代,我国在太平洋岛国基里巴斯建设了海外测控站,但2003年11月,基里巴斯当局背信弃义,与台湾当局建立所谓“外交关系”,基里巴斯测控站也遭受了重大挫折。
严峻的局势对北斗全球定位系统提出了更高的要求:北斗卫星不依赖境外测控站,就能完成对系统内卫星的测控。
而星间链路技术,是我们最好的选择。
星间链路示意图 | 图片来源@中国空间技术研究院
实际上,星间链路不光能传输数据,还能实现卫星之间的精密测距和校时,并以此自主计算并修正卫星的轨道位置和时钟系统。就算我国境内的地面站遭受攻击完全停止工作,依靠高精度的星间测距,北斗星座还能自主运行数月时间。
反观伽利略系统,因为没有星间链路,卫星只好“各自为战”,在地面站出现问题时,整个星座因为缺乏自主运行能力而陷入瘫痪,地面设施一天不恢复正常,伽利略系统也就一天不能重启,用户们也就要苦苦等待。
北斗卫星搭载的是Ka波段相控阵天线,相比于GPS搭载的UHF波段链路和GLONASS搭载的S波段链路,技术更先进,传输速率更快,同时对波束的指向性要求也更高。Ka波段星间链路技术的突破,不仅是北斗系统向世界顶级导航卫星系统迈进的重要一步,更为未来通信、导航、遥感一体化技术埋下了意味深长的伏笔。
通导遥一体化场景 | 图片来源@参考文献[5]
平心而论,以十几年前英法德意西欧国家的技术实力,完全可以做出比现在更好的导航系统,但伽利略系统从诞生之日起,就伴随着争吵与妥协,现在的样子只能算是各参与国的“最大公约数”。尽管到7月15日为止,西方主流媒体有意或无意地放过了这次事故,没有造成更大的舆论影响,但这次宕机对尚未完全建成的伽利略系统是否会带来消极影响,依然值得观察。
作为伽利略项目曾经的参与方与投资方,中国用北斗系统再次证明了自力更生在核心技术领域的重要性,有些东西是等不了、靠不住、要不来的。北斗系统的故事,值得我们细细品味,“北斗人”的精神,值得与每一位有志于为祖国突破尖端科技贡献力量的朋友共勉。
北斗卫星导航系统 | 图片来源@北斗系统官网
参考文献
[1] GALILEO positioning technology[M]. Dordrecht, The Netherlands:: Springer, 2015.
[2] Zanello R, Mascarello M, Galleani L, et al. The Galileo precise timing facility[C]//2007 IEEE International Frequency Control Symposium Joint with the 21st European Frequency and Time Forum. IEEE, 2007: 458-462.
[3] 谢军, 王金刚. 北斗-3卫星的创新和技术特点[J]. 国际太空, 2017(11):6-9.
[4] Zhou Y, Wang Y, Huang W, et al. In-orbit performance assessment of BeiDou intersatellite link ranging[J]. GPS Solutions, 2018, 22(4): 119.
[5] 李德仁. 论军民深度融合的通导遥一体化空天信息实时智能服务系统[J]. 军民两用技术与产品, 2018(15):14-17.
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- 责任编辑:陈轩甫
- 最后更新: 2019-07-15 10:20:08
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