以GPS為例看北斗的未來應(yīng)用

馮昭奎

2020年8月3日，中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其在國務(wù)院新聞發(fā)布會上介紹，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提前半年完成全球星座部署，開通全系統(tǒng)服務(wù)。北斗500余種核心部件全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，包括星間鏈路、高精度原子鐘等核心高技術(shù)難題已經(jīng)全部攻克。由24顆中圓地球軌道衛(wèi)星、3顆地球靜止軌道衛(wèi)星和3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，共30顆衛(wèi)星組成的北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)覆蓋全球，可為軍方提供厘米級定位服務(wù)，還可提供2.5米到5米的民用定位服務(wù)。

“北斗”于1994年啟動建設(shè)，而正是在那一年，美國的GPS（Global Positioning System， 全球定位系統(tǒng)）全面建成，開始面向全球提供定位導(dǎo)航服務(wù)。GPS由24顆衛(wèi)星組成，全球覆蓋率高達98%。

GPS為全世界提供導(dǎo)航服務(wù)

GPS是典型的“軍民兩用技術(shù)”。美國GPS最初是為軍事目的開發(fā)的，但在民間強烈需求的刺激下，GPS很快就從軍用領(lǐng)域“局部解放”出來，為廣大非軍事用戶服務(wù)。GPS信號分為民用標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS）和軍用精確定位服務(wù)（PPS）。民用導(dǎo)航定位使用“粗測距碼”（C/A碼），軍用導(dǎo)航定位使用“精測距碼”（P碼），精測距碼被美國政府嚴格保密，專供軍方等授權(quán)用戶使用。GPS受美國國防部控制，這使得包括歐洲、俄羅斯、中國在內(nèi)的一些國家出于自身安全考慮，不得不著手努力建設(shè)和完善自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

由于GPS無須授權(quán)即可使用，美國政府為保障自身的利益與安全，防止敵對國家或組織利用GPS對美國發(fā)動攻擊，采取了“限制GPS定位精度政策”（SA政策），即故意擴大民用定位的誤差，使民用導(dǎo)航精度在100米左右（而軍用導(dǎo)航精度則在十米以下），防止未經(jīng)美國特許的用戶獲得高精度的定位信息。2000年，克林頓政府為更好吸引全球民用和商業(yè)用戶，決定撤銷SA政策，使民用GPS也可達到十米左右的定位精度，但此時軍用GPS的定位精度已提高至幾厘米。

撤銷SA政策成為推廣GPS的一個重要轉(zhuǎn)折點，GPS逐漸成為一個全球性工具。2001年9月11日美國遭受恐怖襲擊后，美國有些部門曾考慮恢復(fù)SA政策，但作為當(dāng)時主管部門的美國GPS執(zhí)行委員會，卻在恐怖襲擊發(fā)生的當(dāng)月就宣布，美國無意再恢復(fù)該政策。

GPS從投入使用至今已有30年了。實踐表明，該系統(tǒng)以高精度、高效率、多功能等特點， 為全世界的車輛、船舶、飛機提供導(dǎo)航服務(wù)。廣大的駕車族可以按照GPS的導(dǎo)航指示順利到達陌生的地方;拖拉機等農(nóng)業(yè)機械利用GPS自動行駛系統(tǒng)等實現(xiàn)作業(yè)自動化，發(fā)展“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”;工程建設(shè)則利用GPS改變了傳統(tǒng)工程測量模式，比如港珠澳大橋等超大工程利用GPS定位系統(tǒng)，大大提高了建設(shè)速度。GPS還被用于大氣物理觀測、地球物理資源勘探、市政規(guī)劃、防災(zāi)減災(zāi)、遠洋船舶最佳航線測定、海洋救援、航空救援;用于大氣、重力場、地球磁場、地球板塊運動、地震及火山災(zāi)害、地球洋流和海平面變化、冰川運動和融化等重大科學(xué)研究，并帶來了極為可觀的經(jīng)濟、社會效益。當(dāng)然，在此期間，處于不同建設(shè)階段的歐洲、俄羅斯、中國的衛(wèi)星定位系統(tǒng)也在不同程度和范圍內(nèi)發(fā)揮了一定的導(dǎo)航定位作用。

GPS在兩次海灣戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要作用

1990～1991年第一次海灣戰(zhàn)爭爆發(fā)時，美國空軍才剛剛完成部署首個GPS導(dǎo)航星座，遠遠不能滿足戰(zhàn)爭的需求。因此，在海灣戰(zhàn)爭中，美軍除使用軍用碼的專用GPS接收機，還大量動用了使用民用碼的商用GPS接收機。雖然當(dāng)時GPS尚未全部建成，卻仍然在戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要作用，創(chuàng)造了多個精準(zhǔn)打擊敵軍的案例。有專家稱，第一次海灣戰(zhàn)爭的勝利實際上是GPS的勝利。

2003年3月，以美英為主的聯(lián)合部隊對伊拉克發(fā)動了第二次海灣戰(zhàn)爭。在這次戰(zhàn)爭中，聯(lián)合部隊通過軍事衛(wèi)星大大強化了“利用太空的戰(zhàn)力”：利用GPS制導(dǎo)的炸彈大幅增加，GPS是引導(dǎo)80%炸彈投放的關(guān)鍵因素;衛(wèi)星通信傳輸速率達到每秒4000兆位，相當(dāng)于第一次海灣戰(zhàn)爭時的40倍;利用衛(wèi)星識別目標(biāo)所需時間從12年前平均一天縮短至11分鐘;地面部隊對GPS接收器的利用大幅度增加，從12年前一個陸軍中隊（180名軍人）配備一臺增加到一個陸軍分隊（9名軍人）配備一臺。美國軍方曾稱，太空武器對于地上戰(zhàn)斗的作用從第一次海灣戰(zhàn)爭時的“有則更好”（nice to have）發(fā)展到第二次海灣戰(zhàn)爭時的“必須要有”（must-have）的程度。

2020年6月30日， 北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星暨第55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功定位，標(biāo)志著中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)向全球組網(wǎng)完成又邁出了重要一步。

美國利用GPS敲打和干擾他國

1999年印巴卡吉爾戰(zhàn)爭期間，為了不讓印度過于張狂，美國直接關(guān)閉了印巴戰(zhàn)區(qū)的所有GPS服務(wù)，導(dǎo)致印度的武器和士兵瞬間“失明”，印度因此遭受了巨大損失。

2018年美國通過調(diào)整GPS信號，致使依靠民用GPS信號為武器導(dǎo)航的敘利亞地區(qū)多路武裝力量的武器裝備“被遮住了眼睛”，失去了遠程定位能力，甚至直接導(dǎo)致武器裝備無法使用。

美國利用GPS制造的“銀河號”事件，也使我國遭受極大屈辱，銘心刻骨。1993年7月23日，當(dāng)中國“銀河號”貨輪穿過印度洋時，由于美國切斷了該貨輪所在海域的GPS導(dǎo)航服務(wù)，貨輪突然“被停止”航行，不得不在海上停留。當(dāng)時，美國以獲得情報為由，指控“銀河號”貨輪將制造化學(xué)武器的原料運往伊朗。8月4日，中國在經(jīng)過調(diào)查后，明確告訴美國，“銀河號”沒有裝載違禁化學(xué)品。美國則聲稱情報絕對準(zhǔn)確，堅持要對“銀河號”進行檢查，并威脅對中國進行制裁。9月4日，在沙特達曼港口，美國、沙特、中國官員打開“銀河號”貨輪上第628個、也是最后一個集裝箱進行檢查后，美方才終于承認，“銀河號”上沒有發(fā)現(xiàn)任何違禁化學(xué)品。但到這一天，“銀河號”已經(jīng)被迫中止正常航運長達33天。

“銀河號”事件使中國痛定思痛，一定要發(fā)憤圖強，把自己的衛(wèi)星導(dǎo)航搞出來。1994年，中國開始了“北斗一號”的研制工作。

GPS可與多種衛(wèi)星開展“群星協(xié)同”

北斗是人造衛(wèi)星興旺家族的一員。除導(dǎo)航衛(wèi)星外，人造衛(wèi)星還包括通信衛(wèi)星、廣播衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、地球資源衛(wèi)星以及軍事偵察衛(wèi)星、海洋監(jiān)視衛(wèi)星、早期預(yù)警衛(wèi)星、數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、軍用測地衛(wèi)星，等等。當(dāng)我們建設(shè)一個大工程、大項目的時候，往往會遇到需要多種衛(wèi)星提供服務(wù)的情況，在這種場合，可以考慮依實際需要搭配使用各種不同功能的衛(wèi)星，開展多樣化的“群星協(xié)同”。

在1991年海灣戰(zhàn)爭中，GPS與照相偵察衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、電子偵察衛(wèi)星、導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星、通信衛(wèi)星等衛(wèi)星就是通過開展“群星協(xié)同”來克敵制勝的。（1）1990年8月伊拉克軍隊向科威特發(fā)起進攻后，美軍通過“鎖眼”系列照相偵察衛(wèi)星，最早發(fā)現(xiàn)伊拉克軍隊向科威特推進的行動;（2）在目標(biāo)物貧乏的沙漠地帶利用GPS對伊軍飛機、地面部隊乃至雷區(qū)進行定位，美軍幾乎無代價地摧毀世界排名第四、擁有5800輛坦克的伊拉克軍隊;（3）由于多數(shù)精密制導(dǎo)炸彈使用激光等光學(xué)制導(dǎo)技術(shù)，其命中精度在很大程度上受當(dāng)?shù)貧庀髼l件影響，因此在實際戰(zhàn)爭中，交戰(zhàn)一方需要利用氣象衛(wèi)星確認攻擊目標(biāo)所在地的氣象條件，以便確定攻擊飛機是否攜帶激光等光學(xué)制導(dǎo)炸彈;（4）憑借電子偵察衛(wèi)星在空襲伊拉克前幾個月搜集掌握的大量伊軍電子情報，盟軍在對伊展開大規(guī)模空襲前幾十分鐘展開電子戰(zhàn)，使伊大部分雷達受到強烈干擾而無法正常工作，無線電通信全部癱瘓，甚至連薩達姆與前線作戰(zhàn)指揮官的通話以及戰(zhàn)場分隊之間的通話都被盟軍的電子偵察衛(wèi)星所竊聽;（5）憑借戰(zhàn)區(qū)上空的兩顆導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，美軍87次探測到伊“飛毛腿”戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的發(fā)射，在“飛毛腿”發(fā)射120 秒后就預(yù)報落點，為前線部隊爭取到90秒鐘的預(yù)警時間;（6）依靠盟軍的14顆通信衛(wèi)星，以美國為首的多國部隊建成完整的陸海空一體化通信網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)擔(dān)負著戰(zhàn)區(qū)通信任務(wù)的約80%、多國部隊前線總指揮向五角大樓傳送戰(zhàn)況情報的90%。

當(dāng)然，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要是用于和平發(fā)展與經(jīng)濟建設(shè)。無論是精細農(nóng)業(yè)還是工程項目，完全可以依據(jù)實際的應(yīng)用需要，創(chuàng)造北斗與其他衛(wèi)星的“群星協(xié)同”方式，更好地服務(wù)于大眾。

“太空競賽”日益成為全球軍事對抗的新領(lǐng)域

隨著軍事衛(wèi)星“武器角色”的日益鮮明，針對它的反制手段也在不斷發(fā)展，而這種反制手段就是包括導(dǎo)彈、反導(dǎo)系統(tǒng)和反衛(wèi)星在內(nèi)的反衛(wèi)星武器。軍事衛(wèi)星與反衛(wèi)星武器之間的“太空競賽”，正在日益成為全球軍事對抗的新領(lǐng)域。

當(dāng)前，擁有攻擊衛(wèi)星能力的國家和行為體日益增加，面對這一新形勢，嚴重依賴GPS的美軍亟需落實宇宙空間的“維穩(wěn)”，防止其遭到對手的反衛(wèi)星武器破壞而瞬間陷入癱瘓與“黑暗”。而太空博弈焦點在于爭奪“太空優(yōu)勢”，既要維護本國對太空的軍事利用，又要阻止敵對國家對太空的軍事利用。為此，在太空發(fā)生戰(zhàn)斗（包括對衛(wèi)星及其地面設(shè)施、對衛(wèi)星與地面設(shè)施間的相互聯(lián)系進行攻擊）的可能性日益增大。研究表明，通過襲擊GPS的兩組衛(wèi)星（每組四顆），就可以顯著降低美國精確制導(dǎo)武器在特定區(qū)域的導(dǎo)航準(zhǔn)確性。

如果美國再次在海灣戰(zhàn)爭中利用GPS等軍事衛(wèi)星直接支援海陸空軍的戰(zhàn)斗，或在太空配置反導(dǎo)系統(tǒng)等，就極有可能遭到敵方利用反衛(wèi)星武器進行報復(fù)，形成地上戰(zhàn)爭與太空戰(zhàn)爭相互交錯的復(fù)雜局面，致使地上戰(zhàn)的戰(zhàn)火蔓延到太空。顯然，太空已不可能成為永遠與戰(zhàn)爭無干的“圣域”。

100多年以前，海權(quán)論鼻祖、美國海軍戰(zhàn)略思想家馬漢引證英國在拿破侖時代戰(zhàn)爭中獲得海上霸權(quán)的事實證明，霸權(quán)國必須以強大的海軍控制海洋以掌握制海權(quán)，才能稱霸世界。20世紀60年代初期，美國總統(tǒng)肯尼迪公開預(yù)言，“誰能控制太空，誰就能控制地球”。如今，美國有學(xué)者以務(wù)實和自信的態(tài)度積極鼓吹與“海權(quán)論”并列的所謂“天權(quán)論”（space power theory），認為隨著有能力對太空進行軍事利用的國家不斷增加，美國的競爭對手也開始采用與其同樣的做法將太空作為作戰(zhàn)場所，因此，在將來的戰(zhàn)斗中，美國與運用太空武器的強大敵對者很可能形成對峙，美國的太空戰(zhàn)略需相應(yīng)地從“加強利用太空的戰(zhàn)力”為中心過渡到實施“攻勢的太空控制”，按照“控制高地者可控制低地”的格言掌握“制天權(quán)”。搶占作為終極“高地”的宇宙空間來控制地球，將會刺激他國發(fā)展多種反太空霸權(quán)的技術(shù)。

總之，在太空軍事化傾向日益增強的背景下，我們不僅要應(yīng)用好北斗，也要維護好北斗，北斗的安全是國家安全的重要組成部分。

（作者為中國社科院日本研究所研究員）