北斗系統“星間鏈路天線方案”將實現無障礙實時通信
2013-08-19 11:36:38 來源:
世界報 
據報道，前不久，北斗衛星導航系統“星間鏈路天線方案”塵埃落定，中國航天科技集團公司五院提出的方案脫穎而出，作為方案中至關重要的技術，五院成功研制出國內首臺“Ka星間鏈路相控陣天線”。有分析認為，這一天線裝置的出現，使得各種衛星可以在太空中實現無障礙實時通信，可以隨時進行“太空對話”，將大大提高北斗衛星導航系統的效能，也會成為解放軍的“力量倍增器”。
相控陣天線即將“巡視九天”
作為一個由幾十枚衛星組成的衛星群，北斗衛星導航系統(下稱北斗系統)對星間鏈路提出嚴格的技術需求，要求在各個導航衛星之間實現“實時對話”。與依靠機械轉動的傳統天線不同，相控陣天線不用“扭脖子”，就可以隨時為不同的衛星“牽線搭橋”，成為搭建星間鏈路的必然選擇。
作為星間鏈路的核心設備，“Ka星間鏈路相控陣天線”具有性能指標要求高、重量體積功耗小、工程化難度大等諸多技術難點，其組成元器件繁多，研制工作涉及微波、天線、電子等多個專業，具有極強的系統性。中國在這方面取得成功，顯示出在天基精密系統方面過人的研發能力。目前，中國航天科技集團公司五院總體部正在按既定流程緊鑼密鼓地開展相關研制與生產工作，力爭盡早實現首飛，讓相控陣天線“巡視九天”，讓北斗全球導航系統“威震四海”。
作為衛星導航系統的“北斗”和電子偵察衛星是中國軍事衛星的兩大組成部分。美國智庫曾稱中國衛星能力已經朝美國看齊，其北斗系統已進入試運行階段。據透露，到2020年，由35枚衛星組成的北斗系統將具備全球覆蓋的能力。美國海軍專家安德魯·埃里克森表示，北斗系統將會為中國軍方和民間使用者帶來巨大價值，其定位信息的準確度達到了10米以內，將會對全世界開放。
美國《基督教科學箴言報》的文章稱，與美國的全球衛星定位系統一樣，北斗系統將擁有民用和軍用兩個類型。在供民用交通運輸之用時，北斗系統的精確度可能在10米的范圍內，該系統可以記錄速度，誤差范圍在0.2米每秒。就軍用型而言，其導航和定位的精確程度比民用型高出很多，至少美國第三代GPS系統投入使用之前，解放軍將具備與美國軍方當前所享有的同樣的高精確度。而目前美國第三代GPS還處于原型階段。據中國衛星導航系統辦公室主任冉承奇稱，北斗系統將把解放軍的目標追蹤能力提高100到1000倍，并且還能減少軍用開支。如果中國能夠在2020年為北斗系統完成35枚衛星的部署，解放軍就能夠擺脫對美國全球衛星定位系統(GPS)和俄羅斯的“格洛納斯”衛星導航系統的依賴。北斗系統將為中國的導彈、精確制導武器和其他武器提供精確的定位和導航。北斗系統提供的跟蹤和成像，將令解放軍發動“外科手術”式的導彈打擊及使用精確制導彈藥的能力大大提高。
北斗系統為何如此重要?因為，準確地了解自己或對方在地球的什么位置，是任何一個國家都想掌握的最強大的技術之一。北斗系統的運行，讓中國完全不再依賴美國的GPS系統，意味著解放軍可以在沒有美國任何干涉的情況下向世界任何一個地方調派自己的部隊。目前，美國可以在某一個特定區域關閉自己的全球定位系統(GPS)，這樣該區域內的所有國家都不能利用GPS系統，當然包括敵對國家的軍隊。在北斗衛星定位系統投入運行之后，美國的這一戰術將喪失效用。
先進天線助力北斗邁向第二代
眾所周知，“北斗”從誕生之日起就肩負著重大的責任。世界上絕大部分精確制導武器都采用美國的GPS衛星定位系統制導，中國的導彈及其他精確打擊武器也不例外。但在戰時一旦美國關閉對中國武器的GPS衛星定位服務，或者降低精確等級，那么中國的精確打擊武器是否會頓時失效?這是擺在中國航天及軍事科技工作者面前的一個重大難題。
據美國布魯金斯學會的報告稱，數十年來，中國一直致力于研制自主的衛星導航系統。北斗計劃從最初的“最高機密”，到如今已逐步推廣應用。中國軍隊的導航和授時方式已經逐步由GPS向北斗轉換，金融、電力、漁政和森林防火等民用領域也在逐步使用北斗系統。
美國著名智庫蘭德公司出臺的一份報告稱，中國的太空項目已經產生了重大成果。除成功擊落衛星、展示在未來的沖突中干擾美國通信的能力外，中國在建立通信、氣象和偵察衛星網絡以及類似于GPS的北斗系統等方面取得了很大進步。雖然北斗系統目前尚未覆蓋全球，可靠性也存在一定的問題，但重要的是這些系統可為解放軍提供不依賴于美國的服務。
由于在全世界缺少監測基地，中國的北斗系統目前還落后于美國，一些系統信息，如偵察影像，可能只有在大大延遲后才能下載，因為衛星只有在飛到中國上方時才能連接。不過，中國新發射的衛星能夠作為中繼站，隨著網絡的完善，或已能夠實時使用偵察影像。
在軍事應用上，北斗一代覆蓋范圍的最寬處在北緯35度左右，也就是在日本及黃海一帶，這是美軍軍事部署的關鍵海域。北斗一代能與戰機的電子地圖相結臺，組成一個既有定位導航能力，又有地形顯示功能的綜合系統。經過電腦軟件分析，北斗一代能直接在電子地圖上標示出通過敵防空系統時的相對安全航線，為飛行員駕機執行任務提供可靠保障。北斗一代還能與軍方各種光、聲、電偵聽設備(如雷射測距儀、戰場偵察雷達、無人作戰/偵察飛機等)和火力控制系統相配合，提高武器系統(包括導彈)的反應能力和命中率。
除了區域范圍的限制外，北斗一代還有一些缺陷。北斗系統是典型的主動型雙星定位系統，兼具發射和接收功能。缺點就是北斗一號的“有源終端”在定位過程當中會發射出電磁信號，在戰時容易暴露出使用者之位置。北斗一代定位終端使用時，是由地面控制站把定位資訊返送給定位終端使用者(秒級)，不能應用于音速飛行的裝備如導彈、戰機等。
在這種背景下，中國正在積極通過北斗二代解決最關鍵的數碼化通訊與精確定位問題，而“Ka星間鏈路相控陣天線”項目的成功有助于突破這一技術瓶頸，使它更廣泛地運用在軍事上，主要包括：北斗二代將能為各種導彈提供精準導航服務，包括彈道導彈、巡航導彈、對陸攻擊導彈、導引炸彈等，使其命中率大為提高;能讓攜帶傳統或核彈頭的戰機或戰略轟炸機實施防區外的超遠距離的精準空中打擊;在潛艇方面，中國成功開發出了第一套水下高精度導航和定位系統，將衛星定位、導航技術和聲納技術結合起來，實現全球陸地、空間和海洋的一體化無縫導航。
隨著北斗從一代發展到二代，涵蓋范圍從大陸區域擴展到全球。北斗二代若能建構完全，其強大的導航能力對于解放軍的軍力投射顯然大有助益，尤其是在執行海外任務時，北斗就是解放軍的“千里眼”。
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