歐洲伽利略導航故障頻發,曾將中國擠出局,逼北鬥搞出尖端原子鐘

2021-01-10 國器CountChine

就在不久前,中科院國家授時中心監測到歐洲伽利略導航系統出現時間異常,部分衛星收發的時間信息發生無規律的跳變,持續時間近3個小時。而這種現象導致最直接的後果就是導航系統定位精度和授時性能都會受到影響。

作為歐洲的面子工程,這並不是伽利略導航第一次出現故障,2019年7月伽利略導航就全線癱瘓停擺,衛星定位服務中斷長達一周。近四年來伽利略導航系統就趴窩三次,系統故障、時間異常和服務降級,這些問題從2016年歐盟宣布伽利略開始提供導航定位服務以來,就一直常伴左右,而這些又和一個叫原子鐘的設備息息相關,這也是歐空局將中國航天踢出伽利略導航後,自食惡果的直接體現。

由於地面和衛星之間信號的傳播速度為光速,如果信號產生0.01秒的偏差,就會導致地面定位精度發生上千公裡的誤差。因此原子鐘又被稱作導航衛星的心臟,而伽利略導航所用的原子鐘正是來自美國研製的設備,很難想像美國是否會提供與GPS精度一樣的原子鐘。

歐空局本身並沒有能力開發和維護高精度的原子鐘,但歐盟也曾有機會解決這個受人牽制的核心問題,那就是在與中國合作開發伽利略導航的那段時期。但由於美國阻擾,以及歐空局各成員國之間的矛盾,中國受到排擠後決定放棄2.7億美元的投資資金,推出伽利略導航項目。

在此之後中國開始著重研發自主導航系統北鬥,從二院研發出氫原子鐘、成功搭載在北鬥衛星上以來,如今北鬥三號裝載的新一代國產原子鐘,精度達到了每300萬年僅有1秒的誤差,比此前的北鬥二號整整高出了一個量級,信號精度相比於美國GPS有過之而無不及。自主掌握核心技術,這才是永恆不變的道理,這也從側面反映了中國的北鬥衛星導航系統,是歐洲伽利略導航的一面照妖鏡。

回想2003年9月中國正式與伽利略聯合執行體籤約以來,伽利略導航工程一度成為繼核聚變試驗堆ITER的又一大國際標杆工程,但中國的加入讓歐洲方面很快迎來了美國的壓力。中歐雙方在導航系統上深層次的合作,無疑讓美國人坐立難安,美國和西方媒體已經開始在媒體輿論上對中國大肆渲染。

歐盟伽利略研發的十多年走過來,也驗證了中國當初退出的選擇非常正確。因為當前國際大規模科技合作有一個趨勢就是,基本不會取得好的結果,因為涉及到利益分配,參與成員往往能在你想不到的地方產生糾紛。伽利略導航也是如此,首先歐盟中法國、德國、英國等強國在特許經營權上糾纏不斷,法德又在項目超支超時問題上產生分歧,德國對法國獨佔衛星研製和發射業務產生不滿。

最終伽利略導航的特許經營權談判被擱置,導航系統轉而變成了由歐盟財政撥款的公營工程。由於沒有形成統一、能做決斷的領導力,伽利略導航的各項決定很大程度上靠成員利益分配來衡量,此時底子最薄、技術基礎最薄弱的中國開始被排擠到一邊,中歐導航合作便開始斷裂,中國已經研製完畢裝載到衛星上的設備也被拆除,這也刺激了我國自主研發北鬥的信念。

由於中歐導航合作已形同虛設,2007年我國決定退出伽利略導航項目,集中精力開發自主導航系統北鬥。在北鬥三號全面開通服務之前,伽利略導航先是在2017年原子鐘出現故障,2019年導航系統全面停機,如今原子鐘再度故障,歐盟有心求助美國宇航局,但美國一直對歐洲自己搞的伽利略都持有無視的態度,「有我家的GPS你不用,你為什麼要自己搞導航」,恐怕這就是美國的話外音。歐盟不能獨立自主開發導航系統,伽利略的核心科技就必定受制於人。

其實中國在加入伽利略項目之前,就已經開始組建北鬥一號,這使得中國成為全球第三個獨立打造衛星導航系統的國家,北鬥一號系統為21世紀中國全球衛星導航打下基礎。在中歐伽利略導航合作終止後,北鬥從備胎轉正,中國開始以國家執行力和摸索出的系統工程攻堅路線,以非常明確的目標快速開發國產自主導航系統。

國家間的大型科技工程比拼,拼的並不僅僅是基礎技術、硬體和財力,而且還在於有效的組織、分工和管理。科技工程如果還涉及利益分配和糾紛,自然研發的道路上困難重重,沒有有效的職能和業務範圍劃分,這也是伽利略導航至今各種小毛病頻發的原因。

反觀北鬥的逆襲之路,跟以往大型國家工程一樣,我們沒有雄厚的科技實力、寬鬆的外部條件和豐厚的資金支持,但我們仍然能夠攻堅克難,一直向前。

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    提到北鬥與5G的創新融合,楊長風認為,北鬥和5G有著天然融合的屬性,可支持移動通信網安全高效運行,而移動通信則可以幫助衛星導航實現快速精準的定位,兩者形成互補;此舉將有效突破北鬥或5G單一系統的局限性,可實現室內外無縫高精度定位,將高精度時空信息服務從室外擴展到城市峽谷、室內、地下等遮蔽空間。
  • 中國為什麼要建立北鬥衛星導航系統?這兩件事是直接原因
    美國從1973年開始研發GPS,到1994年已投入了超過200億美元,每年維護費就高達5億美元;而1994年,中國包括航天在內7大技術領域的「863」計劃預算一共才100億元人民幣。  窮有窮的辦法,既然不能一口吃個胖子,那就分三口吃。於是,中國將衛星導航系統建設分「三步走」:第一步是覆蓋國內,第二步是覆蓋亞太,第三步再覆蓋全球。這就是北鬥一號、北鬥二號、北鬥三號的由來。
  • 我們則該謝謝歐盟,你當年把中國踢出去,才成就了中國今天的北鬥
    更重要的是,歐盟將從此擁有自己的全球衛星導航系統,有助於打破美國GPS導航系統的壟斷地位,從而在全球高科技競爭浪潮中獲取有利位置,並為將來建設歐洲獨立防務創造條件。 曾幾何時,歐盟曾自詡規範性力量或民事力量。 伽利略系統是歐盟同美國GPS、俄羅斯GLONAS、中國北鬥相競爭的導航系統,其他三家系統都由軍方控制,而伽利略的設計思路是全民用。
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    2015年1月12日至16日,中國衛星導航定位應用管理中心與歐盟代表團在捷克布拉格舉行了北鬥與伽利略衛星導航系統第四次頻率磋商會談在本次會談中,歐盟代表團接受了中國衛星導航定位應用管理中心提出的頻率共用理念,同意在國際電聯框架下完成衛星導航頻率協調。中歐衛星導航系統結束了長達八年之久的頻率協調工作,雙方將攜手合作走向共同發展。這是中歐在衛星導航領域的重要成果,將促進中歐更好的落實雙方領導人會晤時,關於在衛星導航科學及其應用方面尋求並培育新的合作領域的倡議,推動中歐深入開展衛星導航領域應用合作。
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