
日前,SpaceX成功將一顆三代GPS衛星發射到預定軌道,這枚衛星搭載的是“獵鷹9號”(Falcon
9)中型運載火箭。據了解,此次發射的GPS衛星是美國第三代GPS的首枚,後續還會發射更多三代GPS以替換二代。按照美國軍方原定的日期,第三代GPS的第一顆衛星原計劃於2014年進入預定軌道,然而由於研製進度緩慢、驗收不達標、天氣不利於發射等諸多次跳票,直到近日才最終發射升空。美國空軍給這顆衛星起名“韋斯普奇”。
截止到目前,一共有28顆二代GPS衛星在軌道運行並工作,這其中真正工作的有24顆,另外還有4顆作為備用衛星,在遇到特殊情況的時候才會使用。這28顆衛星共同形成了遍布全球GPS體系,它們均勻的分布在離地球表面只有20000千米的近地軌道上。
在美國國防部的主導下研製出來的全球衛星定位系統(GPS)應用範圍極其廣泛,全球大多數國家無論是在軍事上,還是在民用上,都嚴重依賴GPS。作為一款性能絕佳的導航系統,GPS為全球提供精確的定位導航,據統計,使用GPS系統的人口在10億左右。
當前世界上普遍使用的二代GPS系統有着許多優點:它的導航誤差在10米左右,如果信號強的話,誤差有可能以毫米計算。除了精度外,GPS系統在設計的時候還考慮的差異化的保密措施,針對不同的用戶提供不同的服務類型,在最大程度上保護軍事安全。二代GPS還可以為美軍提供全天候、全面化的導航服務,尤其是為軍隊搜集情報、監測敵軍動向、核試驗等,遇到緊急情況,軍隊之間聯繫不上的時候,GPS還可以提供應急通訊的支持。
雖然美國開發的二代GPS在全球有着很大優勢,但是也應該看到它的局限性。作為一種基於天基系統的全球衛星定位定位,GPS在定位方面有着一定的滯後性,它只能為戶外空闊地方傳輸信號及定位,室內或者水中就暴露出了它先天性的致命缺點:穿透力不強!最顯著的特點就是嚴重影響美國水中執行軍事任務。我們都知道潛艇最大的戰略價值就是隱秘性,它可以長時間埋頭於深海之中不被敵人發現。一旦沒有秘密性就等於失去了作為潛艇本該有的優勢。二代GPS信號在水中穿透力有限,導致潛艇執行任務的時候不得不經常浮出水面,以及時校準和修正航線,這種經常性反覆的多次盲目露頭,會把自己暴露在敵人面前,並成為活靶子。
隨着其他國家軍事技術的發展,被美國引以為傲的GPS安全性和強定位功能的神話逐漸破滅。最明顯的例子就是北約在今年舉行的軍演上,挪威軍方的GPS信號受到干擾,致使一艘軍艦沉海,事後挪威方面指控這起事件是由俄羅斯破壞導致。
除了自身技術不足的因素限制外,GPS還面臨着被其他國家開發的定位系統趕上的事實,比如俄羅斯研發的GLONASS系統、歐盟的Galileo系統。為了軍事技術上的優勢不被替代,美國便着手研發第三代的GPS衛星。
此次研發的“韋斯普奇”GPS衛星相較於二代GPS,在許多方面都實現了很大的跨越,最突出的性能表現在:
第一,“韋斯普奇”無論是在發射功率上抑或是抗干擾措施上,都比二代GPS強出了許多倍。此前軍演GPS信號受到干擾就暴露出二代GPS信號弱,易受干擾的事實。此次研發的第三代GPS“韋斯普奇”衛星的發射功率大大提升,它的抗干擾能力是二代衛星的8倍之多,也就是說新一代的GPS在服務軍事上會更安全。另外,此次發射的“韋斯普奇”還有一個亮點就是:美國軍方根據自身實際情況的需要,可以自行選擇某個特定位置,並決定是否開啟其導航信號。一旦美軍需要破壞潛在對手的信號,讓其失去方向並同指揮部失去聯繫,只需要切斷對手的GPS信號,對手嚴重依賴的各種GPS導航武器或者服務器就會不工作,此時美軍就能以最小的代價對敵人以致命打擊。
第二,相較於第二代GPS,韋斯普奇在定位的精準度上也有着很大幅度的提升。目前使用的二代衛星定位的誤差普遍在3米以內,而“韋斯普奇”則將定位的誤差提升到1米。這對於擅長深海作戰的潛艇來說無疑是一個利好消息,得益於GPS的精準定位,潛艇便可以長時間在水中潛行而不用擔心導航錯誤,時機成熟的時候再對目標進行致命打擊。除此以外,“韋斯普奇”的使用壽命也達到了15年之久。
第三,第三代GPS最大的亮點在於它強大的兼容性,它不僅能夠和二代、三代GPS衛星兼容,還能夠和其他國家的導航系統兼容,比如和“伽利略”衛星融合,90多顆衛星共同運行,並提供導航,這將會極大提升GPS定位的精度,無論是在民用還是軍事上都會更高效更便捷。
雖然
“韋斯普奇”已經成功發射並進入預定軌道,但是這並不意味着新衛星可以馬上使用,根據最新消息得知,“韋斯普奇”還需要通過其在軌道運行是否正常以及相關的整合測試工作,樂觀的估計,至少要等半年新衛星才會開啟工作,至於面向民眾的GPS服務,還得等更長時間,因為地面配套設施還不完善。此外,美國空軍計劃到2030年,完成全部三代GPS衛星的更替工作,者只要需要32顆才能實現。