“伽利略”系統再遭“停擺”危機

2019年07月23日10:12  來源:中國國防報
 
原標題:“伽利略”系統再遭“停擺”危機

近日,歐盟“伽利略”全球衛星定位系統遭遇“停擺”危機。據報道,自7月11日起該系統陷入完全癱瘓狀態,除測試中的兩顆衛星外,其余22顆衛星全部無法使用,導致使用“伽利略”系統的電子裝置無法接收時間和定位信號。歐洲全球導航衛星系統局11日至13日連續發布預警,提醒使用“伽利略”系統的企業及政府機構,該系統服務已全面中斷。直到17日,國際衛星導航監測評估系統發布消息,“伽利略”系統於16日19時恢復服務。歐洲全球導航衛星系統局表示,問題出在位於意大利的精確計時設施授時出錯,最終導致該系統癱瘓。

歐洲獨立的定位系統

衛星定位系統的工作原理是通過測量衛星到用戶接收機之間的距離,並綜合多顆衛星數據計算出接收機的具體位置。時至今日,衛星定位系統已經深入社會生產和人們生活的方方面面,在車輛、船隻、飛機導航、地球資源勘探、海洋救援、武器制導、衛星定軌等方面得到廣泛應用。

此次鬧“罷工”的“伽利略”系統被視為歐洲各國在高科技領域合作的產物。長期以來,歐洲國家使用美國GPS衛星定位系統,在很多領域受其制約。為改變這一局面,使歐洲在全球高科技競爭中獲得有利地位,同時也為歐洲防務獨立創造條件,1999年2月,歐委會在“伽利略-歐洲參與新一代衛星導航服務”通訊中首次提出“伽利略”計劃,旨在打造歐洲獨立的衛星定位系統。2002年3月,歐盟首腦會議就實施“伽利略”計劃達成共識,該計劃全面啟動。

根據計劃,“伽利略”系統由空間段、地面段和用戶三部分組成。空間段由平均分布在3個軌道上的30顆衛星組成,其中27顆工作星,3顆備份星,衛星運行周期14小時,單顆衛星壽命不低於12年。地面段主要由2個位於歐洲的地面控制中心、6個測控站和多個數據上傳站等組成。這次出現問題的精密定時裝置就是屬於意大利富齊諾控制中心的地面任務段。

號稱“比其他系統更具優勢”

按照歐洲人的設計思路,一旦“伽利略”系統建成,將比其他導航系統更具優勢。例如,精度更高。GPS系統對地面目標的定位誤差大約為10米,而“伽利略”系統的免費公共服務誤差為1米左右,加密的收費服務誤差為30厘米,這樣高的定位精度與該系統衛星上搭載的原子鐘有密切關系。一位歐洲官員形容:“GPS隻能定位火車在哪個區域行駛,‘伽利略’系統則能定位火車在哪條鐵軌上行駛。”另外,信號更強。“伽利略”系統用戶無論身處隧道裡,還是高樓群中都能正常接收信號。該系統對地球兩極的定位准確率與其他導航系統相比更具有優勢。

除導航、定位、授時等基本功能外,“伽利略”系統還能提供搜索與救援等特殊服務。當用戶在野外遇險時,“伽利略”系統的定位時間能夠從3小時縮短至10分鐘,定位范圍也可從10米降低至5米以內,大大提升實施搜救的效率。據了解,該系統的衛星上安裝有轉發器,可以將求救信號從事故地點發送到救援協調中心,同時還會發送信號到事故地點,通知求救人員信號已被接收,相應的救援正在展開。

可靠性被質疑

盡管 “伽利略”系統的預想目標很完美,現實表現卻不盡如人意。從技術層面來講,該系統的可靠性存疑。2016年12月,“伽利略”系統剛宣布初期服務上線,一個月后,系統組網衛星上的原子鐘出現大規模故障,18顆衛星上72台原子鐘有9台停止工作,其中有3台銣原子鐘和6台氫原子鐘,雖然當時由於故障原子鐘分布較“均勻”,對衛星運行影響不大,但這起事故已經引起外界擔憂。

另外,“伽利略”系統星座沒有採用星間鏈路技術,導致系統性能大打折扣。星間鏈路是指衛星之間建立的通信鏈路,也稱星際鏈路或交叉鏈路。通過星間鏈路,衛星之間可以實現信息傳輸和交換,多顆衛星可以互聯在一起,組成空間通信網絡,降低衛星通信系統對地面網絡的依賴。星間鏈路不僅能傳輸數據,還能實現衛星之間的精密測距和校時,並以此自主計算並修正衛星的軌道位置和時鐘系統。此次“伽利略”系統全面停擺的原因正是位於意大利富齊諾控制中心的精密授時裝置發生故障,該裝置的核心是一個氫原子鐘和多個銫鐘,能夠生成高精度、高穩定度的時間數據,對星上時鐘進行校准。該裝置出問題后,所有“伽利略”系統衛星無法實現“對表”,加上衛星之間沒有通信鏈路,無法自我修正,因此隻能集體“停擺”了。

(責編:陳羽、岳弘彬)