北斗系統(tǒng)“星間鏈路天線方案”將實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙實(shí)時(shí)通信
2013-08-19 11:36:38 來(lái)源:
世界報(bào) 
據(jù)報(bào)道，前不久，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“星間鏈路天線方案”塵埃落定，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院提出的方案脫穎而出，作為方案中至關(guān)重要的技術(shù)，五院成功研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)“Ka星間鏈路相控陣天線”。有分析認(rèn)為，這一天線裝置的出現(xiàn)，使得各種衛(wèi)星可以在太空中實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙實(shí)時(shí)通信，可以隨時(shí)進(jìn)行“太空對(duì)話”，將大大提高北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的效能，也會(huì)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(gè)由幾十枚衛(wèi)星組成的衛(wèi)星群，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(下稱北斗系統(tǒng))對(duì)星間鏈路提出嚴(yán)格的技術(shù)需求，要求在各個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星之間實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)對(duì)話”。與依靠機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的傳統(tǒng)天線不同，相控陣天線不用“扭脖子”，就可以隨時(shí)為不同的衛(wèi)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(shè)備，“Ka星間鏈路相控陣天線”具有性能指標(biāo)要求高、重量體積功耗小、工程化難度大等諸多技術(shù)難點(diǎn)，其組成元器件繁多，研制工作涉及微波、天線、電子等多個(gè)專業(yè)，具有極強(qiáng)的系統(tǒng)性。中國(guó)在這方面取得成功，顯示出在天基精密系統(tǒng)方面過(guò)人的研發(fā)能力。目前，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院總體部正在按既定流程緊鑼密鼓地開(kāi)展相關(guān)研制與生產(chǎn)工作，力爭(zhēng)盡早實(shí)現(xiàn)首飛，讓相控陣天線“巡視九天”，讓北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)“威震四海”。
作為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的“北斗”和電子偵察衛(wèi)星是中國(guó)軍事衛(wèi)星的兩大組成部分。美國(guó)智庫(kù)曾稱中國(guó)衛(wèi)星能力已經(jīng)朝美國(guó)看齊，其北斗系統(tǒng)已進(jìn)入試運(yùn)行階段。據(jù)透露，到2020年，由35枚衛(wèi)星組成的北斗系統(tǒng)將具備全球覆蓋的能力。美國(guó)海軍專家安德魯·埃里克森表示，北斗系統(tǒng)將會(huì)為中國(guó)軍方和民間使用者帶來(lái)巨大價(jià)值，其定位信息的準(zhǔn)確度達(dá)到了10米以內(nèi)，將會(huì)對(duì)全世界開(kāi)放。
美國(guó)《基督教科學(xué)箴言報(bào)》的文章稱，與美國(guó)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)一樣，北斗系統(tǒng)將擁有民用和軍用兩個(gè)類型。在供民用交通運(yùn)輸之用時(shí)，北斗系統(tǒng)的精確度可能在10米的范圍內(nèi)，該系統(tǒng)可以記錄速度，誤差范圍在0.2米每秒。就軍用型而言，其導(dǎo)航和定位的精確程度比民用型高出很多，至少美國(guó)第三代GPS系統(tǒng)投入使用之前，解放軍將具備與美國(guó)軍方當(dāng)前所享有的同樣的高精確度。而目前美國(guó)第三代GPS還處于原型階段。據(jù)中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)辦公室主任冉承奇稱，北斗系統(tǒng)將把解放軍的目標(biāo)追蹤能力提高100到1000倍，并且還能減少軍用開(kāi)支。如果中國(guó)能夠在2020年為北斗系統(tǒng)完成35枚衛(wèi)星的部署，解放軍就能夠擺脫對(duì)美國(guó)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)和俄羅斯的“格洛納斯”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴。北斗系統(tǒng)將為中國(guó)的導(dǎo)彈、精確制導(dǎo)武器和其他武器提供精確的定位和導(dǎo)航。北斗系統(tǒng)提供的跟蹤和成像，將令解放軍發(fā)動(dòng)“外科手術(shù)”式的導(dǎo)彈打擊及使用精確制導(dǎo)彈藥的能力大大提高。
北斗系統(tǒng)為何如此重要?因?yàn)椋瑴?zhǔn)確地了解自己或?qū)Ψ皆诘厍虻氖裁次恢茫侨魏我粋(gè)國(guó)家都想掌握的最強(qiáng)大的技術(shù)之一。北斗系統(tǒng)的運(yùn)行，讓中國(guó)完全不再依賴美國(guó)的GPS系統(tǒng)，意味著解放軍可以在沒(méi)有美國(guó)任何干涉的情況下向世界任何一個(gè)地方調(diào)派自己的部隊(duì)。目前，美國(guó)可以在某一個(gè)特定區(qū)域關(guān)閉自己的全球定位系統(tǒng)(GPS)，這樣該區(qū)域內(nèi)的所有國(guó)家都不能利用GPS系統(tǒng)，當(dāng)然包括敵對(duì)國(guó)家的軍隊(duì)。在北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)投入運(yùn)行之后，美國(guó)的這一戰(zhàn)術(shù)將喪失效用。
先進(jìn)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(fù)著重大的責(zé)任。世界上絕大部分精確制導(dǎo)武器都采用美國(guó)的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)制導(dǎo)，中國(guó)的導(dǎo)彈及其他精確打擊武器也不例外。但在戰(zhàn)時(shí)一旦美國(guó)關(guān)閉對(duì)中國(guó)武器的GPS衛(wèi)星定位服務(wù)，或者降低精確等級(jí)，那么中國(guó)的精確打擊武器是否會(huì)頓時(shí)失效?這是擺在中國(guó)航天及軍事科技工作者面前的一個(gè)重大難題。
據(jù)美國(guó)布魯金斯學(xué)會(huì)的報(bào)告稱，數(shù)十年來(lái)，中國(guó)一直致力于研制自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗計(jì)劃從最初的“最高機(jī)密”，到如今已逐步推廣應(yīng)用。中國(guó)軍隊(duì)的導(dǎo)航和授時(shí)方式已經(jīng)逐步由GPS向北斗轉(zhuǎn)換，金融、電力、漁政和森林防火等民用領(lǐng)域也在逐步使用北斗系統(tǒng)。
美國(guó)著名智庫(kù)蘭德公司出臺(tái)的一份報(bào)告稱，中國(guó)的太空項(xiàng)目已經(jīng)產(chǎn)生了重大成果。除成功擊落衛(wèi)星、展示在未來(lái)的沖突中干擾美國(guó)通信的能力外，中國(guó)在建立通信、氣象和偵察衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)以及類似于GPS的北斗系統(tǒng)等方面取得了很大進(jìn)步。雖然北斗系統(tǒng)目前尚未覆蓋全球，可靠性也存在一定的問(wèn)題，但重要的是這些系統(tǒng)可為解放軍提供不依賴于美國(guó)的服務(wù)。
由于在全世界缺少監(jiān)測(cè)基地，中國(guó)的北斗系統(tǒng)目前還落后于美國(guó)，一些系統(tǒng)信息，如偵察影像，可能只有在大大延遲后才能下載，因?yàn)樾l(wèi)星只有在飛到中國(guó)上方時(shí)才能連接。不過(guò)，中國(guó)新發(fā)射的衛(wèi)星能夠作為中繼站，隨著網(wǎng)絡(luò)的完善，或已能夠?qū)崟r(shí)使用偵察影像。
在軍事應(yīng)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(guān)鍵海域。北斗一代能與戰(zhàn)機(jī)的電子地圖相結(jié)臺(tái)，組成一個(gè)既有定位導(dǎo)航能力，又有地形顯示功能的綜合系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)電腦軟件分析，北斗一代能直接在電子地圖上標(biāo)示出通過(guò)敵防空系統(tǒng)時(shí)的相對(duì)安全航線，為飛行員駕機(jī)執(zhí)行任務(wù)提供可靠保障。北斗一代還能與軍方各種光、聲、電偵聽(tīng)設(shè)備(如雷射測(cè)距儀、戰(zhàn)場(chǎng)偵察雷達(dá)、無(wú)人作戰(zhàn)/偵察飛機(jī)等)和火力控制系統(tǒng)相配合，提高武器系統(tǒng)(包括導(dǎo)彈)的反應(yīng)能力和命中率。
除了區(qū)域范圍的限制外，北斗一代還有一些缺陷。北斗系統(tǒng)是典型的主動(dòng)型雙星定位系統(tǒng)，兼具發(fā)射和接收功能。缺點(diǎn)就是北斗一號(hào)的“有源終端”在定位過(guò)程當(dāng)中會(huì)發(fā)射出電磁信號(hào)，在戰(zhàn)時(shí)容易暴露出使用者之位置。北斗一代定位終端使用時(shí)，是由地面控制站把定位資訊返送給定位終端使用者(秒級(jí))，不能應(yīng)用于音速飛行的裝備如導(dǎo)彈、戰(zhàn)機(jī)等。
在這種背景下，中國(guó)正在積極通過(guò)北斗二代解決最關(guān)鍵的數(shù)碼化通訊與精確定位問(wèn)題，而“Ka星間鏈路相控陣天線”項(xiàng)目的成功有助于突破這一技術(shù)瓶頸，使它更廣泛地運(yùn)用在軍事上，主要包括：北斗二代將能為各種導(dǎo)彈提供精準(zhǔn)導(dǎo)航服務(wù)，包括彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、對(duì)陸攻擊導(dǎo)彈、導(dǎo)引炸彈等，使其命中率大為提高;能讓攜帶傳統(tǒng)或核彈頭的戰(zhàn)機(jī)或戰(zhàn)略轟炸機(jī)實(shí)施防區(qū)外的超遠(yuǎn)距離的精準(zhǔn)空中打擊;在潛艇方面，中國(guó)成功開(kāi)發(fā)出了第一套水下高精度導(dǎo)航和定位系統(tǒng)，將衛(wèi)星定位、導(dǎo)航技術(shù)和聲納技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)全球陸地、空間和海洋的一體化無(wú)縫導(dǎo)航。
隨著北斗從一代發(fā)展到二代，涵蓋范圍從大陸區(qū)域擴(kuò)展到全球。北斗二代若能建構(gòu)完全，其強(qiáng)大的導(dǎo)航能力對(duì)于解放軍的軍力投射顯然大有助益，尤其是在執(zhí)行海外任務(wù)時(shí)，北斗就是解放軍的“千里眼”。
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