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伽利略全面崩溃,幸亏中国退的早,才有了今天的北斗

曾经被认为是欧洲人打破美国人在全球卫星导航领域垄断的王牌、给欧洲人所带来的自豪感不会亚于“空中客车”飞机和“阿丽亚娜”火箭、并吸引了包括中国在内的多个非欧盟国家参与、和美国GPS系统分庭抗礼的卫星导航系统——“伽利略”计划,在突破了重重危机终于上线后,突然就挂了。
欧洲全球导航卫星系统局11日发布公告称,从世界标准时间(UTC)7月11日1点开始,用户将经历“伽利略”卫星导航系统的服务中断,信号将不可用,具体恢复时间待定。根据iGMAS数据显示,本次“伽利略”出现服务中断,其卫星导航信号的广播星历没有更新。
 
广播星历简单来说,就是卫星的位置信息,卫星发出的信号中,有一部分是关于自己的轨道参数的,然后地面站根据这些信息推算卫星的位置,广播星历数据中断,表明地面上没法受到现有的“伽利略”系统现有的24颗卫星发出的信息。
 
实际上,在伽利略系统还没出现这么大问题的时候,就有技术人士抱怨,卫星导航至少需要搜到4颗星,但伽利略的卫星搜到1颗都难,现在可以说一颗都搜不到了。
 
现在回头来看,方才知道中国当初推出伽利略项目的决定是多么明智,我们有了独立开发北斗导航系统,才不会在导航这一在军事、民用都非常关键的领域,受制于人。
 
中国作为这一计划的第一个非欧盟参与者,2亿多的投入并未获得核心技术,而随着参与者越来越多,项目本身的扯皮更加严重,这让中国更加坚定了独立研发自己的卫星导航系统的决心。
 
蜜月
 
在伽利略之前,目前世界上已经建成的卫星定位系统是格罗纳斯与GPS,两者都是在1970年代初开始建设,1995年系统建成,在技术上格罗纳斯要落后于GPS,卫星的寿命只有3—5年,而且前苏联解体该系统一度陷入低迷,难以与美国竞争。
 
由美国军方控制的GPS系统,尽管在和平时期免费提供信号,一旦战事爆发,势必以国家利益为由向公众加密甚至关闭。海湾战争期间,美国就曾置欧盟各国利益不顾,一度关闭对欧GPS服务。所以打破美国在这一领域的垄断,给自己提供一套安全可靠的定位导航系统,成为欧洲人必须正视的问题,从GPS启用开始,欧盟就开始讨论发射属于自己GPS。
 
出于政治、军事、经济上的考虑,欧盟1999年提出“伽利略(Galileo)”全球卫星导航定位系统计划。2002年3月,欧盟15个成员国的交通部长在布鲁塞尔决定启动这一计划。该系统计划由30颗卫星组成,分布在高度为2.4万公里的3个轨道上,投资预计34亿欧元。
 
而且这一系统相对美国的优势在于,它将完全从民用出发,由非军方控制和管理,所以可提供有保证的服务,提供最低误差不超过一米、全球精确定位服务。“如今的GPS只能找到街道,而伽利略却能找到车库的门。”
 
欧盟委员会主席普罗迪在启动伽利略计划时表示,“这是事关欧洲前途的大事,是一场垄断和反垄断的斗争,是一场涉及政治、经济、军事和国家利益的外交斗争。它给欧洲人带来的自豪感,决不会亚于“空中客车”飞机和“阿丽亚娜”火箭。”
 
根据欧盟的设想,“伽利略计划”分4个阶段逐步实施。第一是系统可行性评估或定义阶段(已在2000年前);第二为开发和检测阶段(2001年至2005年);第三是部署阶段(2006年至2007年);第四阶段为商业运行阶段(2008年以后)。
 
由于美国的百般阻挠和威胁,欧盟从伽利略计划一开始就采取了开放的国际开发模式,在全世界争取最广泛的政治上的支持和最广大的潜在市场。出于学习和交流的目的,中国也从伽利略开始之初就成为伽利略计划积极的参与者。
 
2003年9月,科技部与欧盟能源交通总司9月18日在北京草签了合作协议,双方商定在伽利略计划实施过程中广泛合作,包括:卫星发射、卫星制造、无线电传播环境实验、地面系统及无线电频率、接收机标准等各个方面。
 
当年10月中欧正式签署《中欧伽利略计划技术合作协议》。协议中国将投资2亿欧元,参与该计划的卫星研制、技术开发、地面设施和用户服务。该协议使中国成为第一个充分参与该计划的非欧盟国家,中国将因此对“伽利略”拥有20%的拥有权和100%的使用权。
 
2004年5月,中国和欧盟发表联合声明,认为伽利略合作是中欧之间最重要、具有战略意义的技术合作;2004年12月,由中国航天科工集团、中国电子科技集团、中国卫星通信集团和中国空间技术研究院等四家股东出资组建的中国伽利略卫星导航有限公司成立。
 
2005年3月科技部国家遥感中心和中国伽利略卫星导航有限公司签署总承包协议,后者负责开展中欧“合作协议”中所涉及的相关项目和活动。
 
分手
 
自从项目启动后,由欧洲航天局(ESA)主持投标进行联合开发的来自法国、德国、西班牙、英国、意大利的8家工业集团就无法对各自所承担的项目份额和利益分配无法当成一致,令这个项目一再推迟,直到2005年底,方才发射第一颗实验卫星。
 
由于项目份额的多少意味着就业岗位的多少和运营权利的大小,饱受国内失业率高涨困扰的欧盟各主要工业国家都希望籍此令本国的工业恢复生机和活力。其中尤以德国愿望最为强烈,他们不仅希望借助伽利略计划的实施,振兴巴伐利亚地区,而且希望“伽利略”能像“空中客车”之于法国一样,成为德国的名片。
 
而对其他国家来说,显然也各有各的算盘,法国、意大利同样希望以扩大承担的份额获取该系统的主导权。由于迟迟无法取得一致,伽利略计划在启动后一直处于停滞状态。
 
尽管中国一开始对伽利略的热情让欧盟十分鼓舞,但是后来随着支持者的增多,欧盟对非欧盟国家的态度也日趋冷淡,要求也日益苛刻,在尖端技术上也有所保留。
 
欧洲希望同中国合作,主要是考虑中国的巨大的市场,中国考虑的则是当时GPS一家垄断不是很安全,同时也希望通过和伽利略的合作学到一些欧洲人的技术。
 
根据协议,中方将向伽利略计划投入2亿欧元,其中7000万欧元由政府出资用于该计划开发阶段,除500万欧元以现金方式作为入门费投入欧方外,其余的6500万欧元以中方企业承担中欧伽利略计划合作项目的形式兑现。剩余的1亿3000万欧元将用于其部署阶段。
 
欧盟麾下各国明争暗斗,项目不断推迟。中国虽然是投资方,却惨遭排挤,欧盟很多核心技术的研究都把中国排除在外。
 
美国《太空评论》杂志曾对这一事件报道称:中国人觉得成为了欧洲的利用对象,而且在一定程度上受到了羞辱。中国作为合作伙伴加入了伽利略联盟,结果却发现被排除在伽利略的主导机构之外。
 
中国一心等着欧洲人和自己分享导航技术,于是在2005年提出让欧洲提供“原子钟”核心技术,当欧洲人听到中国人的提议后,立马翻脸。于是从此之后,中国开始把注意力转移到沉寂数年的“北斗”系统上,全面研究自己的导航系统,就是北斗导航。
 
北斗总师杨长风在央视《开讲啦》曾经介绍,随着欧洲政治风向转变,中国正式退出伽利略。这件事教会了中国必须发展自己的卫星导航系统,靠别人不如靠自己。
 
2005年12月28日凌晨3时,伽利略系统的首颗实验卫星(GIOVE-A)在哈萨克斯坦境内的拜科努尔发射场升空,发射这颗卫星,最大的目的是占用国际电信联盟为其保留的频率。
 
根据国际电信联盟的规定,“伽利略”系统测试使用的通信频率最后期限为2006年7月,如果过了这一期限,其卫星还未能在预定轨道上发送符合国际电信联盟标准的信号,欧洲航天局将不再拥有对这一通信频率的使用权。
 
而对中国也有这个限制。
 
中国是在2000年4月17日申请的相关频率,欧洲是在2000年6月5日申请的,也就是说两者必须分别在2007年4月17日和2007年6月5日前使用申请的频率,否则失效。由于可选择余地不多,两者申请的频率高度重叠。
 
北斗三代
 
 
2000年10月31日和12月21日,“北斗一号”的前两颗卫星发射升空,两颗静止卫星构成独特的双星定位系统。2003年5月25日,第三颗“北斗一号”导航卫星在作为备份卫星被送入太空。中国成为继美国和俄罗斯之后第三个建立起完善的卫星导航系统的国家。
 
在经历了参与伽利略的波折之后,中国把重心重新放在自己的北斗系统上,首先需要的就是保住为北斗申请的频率。
 
2005年9月,国家发展改革委员会、国防科工委联合发出《关于加速推进北斗导航系统应用有关工作的通知》,正式将“北斗”导航系统建设列为国家基础建设规划。2007年2月3日,中国成功发射第四颗北斗导航试验卫星送入太空。
 
2007年4月14日4时11分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将一颗代号为(COMPASS M1)北斗导航卫星送入太空。2天后的16日20时许,北京终于清晰接收到来自这颗卫星的信号。
 
这一刻,距离国际电联规定的频率申请失效最后期限不到4个小时。中国在申请的频率即将失效的当天保住了至关重要的频率资源。
 
而且和前三颗静止卫星相比,这颗卫星是处于两万多公里的中轨道上的移动卫星,和构成全球导航系统所需要的卫星更为接近,说明中国的北斗系统已经正式开始布网。
 
建成覆盖全球的导航定位系统,至少需要24颗卫星,美俄用了20多年时间。
 
“两弹元勋”孙家栋院士、东方红一号卫星的总设计师、北斗工程首任总设计师,带领北斗人创造性提出了“分步走”战略,先试验后建设,先国内后周边,先区域后全球。
2012年底,中国建成了由地球同步轨道卫星、倾斜同步轨道卫星和中圆轨道卫星共14颗星构成的北斗二号卫星导航系统,实现了全天时全天候为亚太大部分地区提供定位导航授时服务。达到这一目标,我们只用了5年。正式提供亚太区定位服务,实现了对伽利略的超越。
 
这时候,伽利略只有6颗卫星发射。欧盟也终于放下身段,在2015年与北斗达成了频率共用协议。
 
2016年,北斗二号卫星工程以4个国际首创、10大技术创新、128项发明专利和其他72项知识产权,获得国家科技进步特等奖。
 
2018年11月,北斗三号卫星定位系统基本系统部署完成。具备了向一带一路的国家和地区提供基本导航服务的能力。
 
按计划,2020年北斗三号系统全面建成,完成35颗北斗卫星全球组网,真正让北斗变成全球的北斗。
 
反观伽利略这些年的进展,可以说举步维艰。为避免私营公司间利益纷争的麻烦,欧盟只能放弃合作伙伴计划,改为对项目成员进行授权,利用公共财政接手这个项目,拨出24亿欧元取代私营公司的投资,待系统部署成功后再交由私营公司运营。
 
2011年8月21日,“伽利略”首颗卫星发射,该系统计划发射30颗卫星,将于2020年前发射完成。刚刚投入使用,2016年底伽利略系统在轨18颗卫星就有多达9个原子钟出现故障,一度到了危及系统安全的地步。
 
英国决定脱欧后,首相特雷莎·梅曾表示,由于英国脱欧后将失去对伽利略导航系统的决定权而仅有使用权,英国决定退出伽利略项目,并建立自己的军用导航系统。所以现在欧盟还要把部署在英国的地面站搬走。
 
如今,伽利略直接一颗卫星都搜不到了。如此回想一下,如果当初欧盟给了我们一点甜头,可能北斗还发展的没有那么快,可能现在,我们还被他们牵着鼻子走。
 
孙家栋院士曾经说,在信息社会的时候,人类的信息一定要带有空间坐标、时间坐标,作为一个独立国家,作为世界一个大国,我们在这个问题上一定要掌握自主可控的权利,正是这个原因,所以我们国家发展了自己的北斗系统,来保证我们自己国家的信息安全。
 
所以说,中国人最不怕的就是封锁。从两弹一星,到空间站、核潜艇,乃至北斗,莫不如此。如果他们愿意卖给我们,我们才永远长不大。
 
永远不要觉得花钱可以买来核心技术,永远不要觉得,科学没有国界。



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