书城政治《月球时代大挑战》
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第8章 从伽利略到北斗:系统对抗系统

2007年,上海的出租车已经开始普遍安装GPS卫星定位系统,而民用汽车GPS定位系统及其他民用卫星定位系统早已遍及世界的大街小巷,然而,为什么欧洲和中国仍然决定联合开发“伽利略”系统、并且中国还在独立研制“北斗”系统?为什么经济不景气的俄罗斯在大力加强其“格罗纳斯”卫星定位系统?而无论是“北斗”、“伽利略”还是“格罗纳斯”都是造价不菲,但中、俄、欧仍然全力以赴,为什么?

我们也许会注意到一个现象,那就是无论是在影视中还是在现实中,如果一个人从昏迷中醒来那么他所问的第一句话往往是:“我在哪里?这是什么地方?”为什么?因为无论在何时,人只要意识清醒首先就必须弄清自己在什么空间的什么位置上,否则,人的大脑将失去空间感,也就将陷于逻辑混乱,这在醉酒的人中最有体会。同样,当一个士兵身处战场的时候,他可能最害怕的就是迎面遇到一颗射来的子弹,但令他感到同样恐惧就是迷失方向,因为这也同样意味着死亡。千百年来,人类始终在努力寻找着各种确定方位的办法,而且,每当定位技术得到一次革命,人类几乎就相当于迎来一次空间的大拓展,如当指南针技术应用到航海上后,人来才有可能进行远洋航行;当欧洲精密的时钟建造出来后,同时精密的天文观测仪器和陀螺仪出现后,欧洲才真正进入大航海时代;而当人类拥有了卫星定位系统后,巡航导弹才有可能从千里之外精确集中某一个大楼,阿富汗山区的士兵才有可能直接得到远在美国的战区指挥官的指引。

在卫星定位出现以前,人们曾有一段时间一直依靠人力和航空手段绘制地图,然后才能应用在战场或者社会生活中,但这种地图的绘制显然费时费力,而且最主要的是精确性很差,巡航导弹如果按照这种地图的指引不知道会打到哪里。因此,当卫星成功升入太空后,人们就开始思考研制一种能够从太空定位的卫星系统,GPS就是卫星定位系统中的一种,其全称其实就是“导航卫星定时和测距卫星定位系统”,简称GPS。在1973年,美国开始研制GPS系统,它由太空部分、地面部分和用户定位设备三大部分组成。按照计划,其太空部分将要部署24颗卫星,实际使用21颗,另外3颗为备用。这24颗卫星分布在6个轨道平面内,轨道高度大约20000千米。在这24颗卫星的运作下,全球任何一个地点的用户就可以在任何时间同时接收到4颗卫星传来的信号,由于这4颗卫星位于不同的轨道平面上,因此也就能够精确地计算出用户此时的三维位置、三维运动速度以及精确的时间。GPS的定位精度可以达到10米,测速精度小于0.1米/秒,计时精度可以达到100纳秒。此外,由于GPS系统本身主要的目的就是用于军事,因此其具有定位快、隐蔽性好、抗干扰能力强等特点,并且由于卫星信号来自高空,因此可以不受地形限制。

GPS的出现相当于一次革命,尤其是在军事上。它对于飞机、舰船、潜艇、陆军士兵和战车等都能提供精确的定位和定时,因此这种卫星定位系统已经广泛应用在美国和世界的军事领域。在海湾战争中出现的那令人震惊的精确打击就应该归功于GPS,因为它为导弹提供了中段制导。由于在几乎所有活动领域现在都要依靠GPS,因此,有人这样形容道:“GPS的应用只受人们想象力的限制。”

在海湾战争中,当时美国GPS系统中还只有18颗卫星,每天也只能提供19小时的服务,精度也略微差了一些,在10-16米之间,测速精度为0.1米/秒,授时精度为毫微秒级,但美军为其在海湾战场上的几乎每辆装甲车、指挥车、坦克、飞机、舰艇都装备了GPS接受设备,步兵每个小分队也都装备了军用和商用GPS接收机,总数为5000台,这因此使得美军对自身位置了如指掌。GPS在海湾战争中的作用使得它在战争还未结束的时候就声名远播。

GPS是美军迈向信息化的一个重要里程碑,海湾战争更加证明了这种定位系统的优势,因此,美国在海湾战争后继续大力发展和完善其卫星定位系统。同样,作为竞争,前苏联和欧洲也几乎在美国研制卫星定位系统的同时,也开始研制自己的卫星定位系统,显然,前苏联和欧洲都认识到,这是一种战略等级的竞争,如果没有自己的卫星定位系统就等于用望远镜指挥士兵,而其对手则是无线电台指挥下的士兵。

作为前苏联与美国的对抗,前苏联自然也发展了自己的卫星定位系统,这就是“格罗纳斯”(GLONASS)系统,全称为“全球导航卫星系统”(Global Navigation Satellite System)。前苏联的卫星定位系统与美国的GPS基本同时开始研制和部署。前苏联从上世纪80年代开始建设自己的卫星定位系统,并且与美国的GPS系统一样也分为三部分:卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。在前苏联解体后,这套系统现在由俄罗斯空间局管理。

按照前苏联的规划,“格罗纳斯”系统应该在20年的时间里发射76颗卫星,但到1995年时,俄罗斯只完成了其中24颗中高度圆轨道卫星和1颗备用卫星组网,此时已经耗资30多亿美元。“格罗纳斯”系统也是由24颗卫星组成,但俄罗斯对这套系统采取了军民合用、不加密的开放政策。“格罗纳斯”系统与GPS相比略逊一筹,其定位精度水平方向为16米,垂直方向为25米。而且,俄罗斯的这套系统在普及应用方面远远不及GPS,更为惨淡的是,由于财力所限,俄罗斯无力支撑这一系统,而原来在轨卫星相继退役,这导致这个系统实际上名存实亡,目前仅剩下6颗卫星,已经无法组网,眼下也只好求助于GPS,与GPS联合使用。

而就在雄风不再的俄罗斯哀泣于美国人的脚下的时候,曾经对俄罗斯深感畏惧的欧洲则经过冷战多年的休养生息已经取代俄罗斯成为天空的另一重要角色。在卫星定位方面,欧洲已经开始建设独立的“伽利略”系统。

2004年12月10日,欧盟正式宣布已经决定建造“伽利略”卫星定位导航系统。按照欧洲人的规划,“伽利略”系统将由30颗卫星组成星座网,提供与GPS一样的服务。然而,几乎和欧洲的任何事情一样,欧洲议会同样对这一计划同样争吵不休,这导致这个项目因此推迟了数月之久。

1999年,欧盟提出“伽利略计划”,当时计划投资48亿美元,向距离地球2.4万公里的太空发射30颗卫星,组成“伽利略”卫星定位系统。欧盟当时对外地宣传是该系统将用于监视危险船只、交通拥挤和动物运输等民用目的,但是其误差不超过1米,也就是说如果“伽利略”系统如期完工,那么将比现有美国的GPS系统精度要高很多。而且“伽利略”系统资金的来源主要是依靠私营部门,也就是说,欧洲将不会承担大笔的开销。在资金的分配上,地面和卫星接收站需要15亿美元,而把这30颗卫星送入太空则需要25亿美元。欧盟的计划是在2008年享受到这一巨大投资。

也许我们过于关注美国和俄罗斯或者前苏联的较量,而且在战后美国与欧洲一直浓情蜜意,这使得人们一直以为美国和欧洲就像是自家兄弟,但实际上,按照现实主义国际关系的判断,这两个兄弟只是一种海盗兄弟,当他们利益一致的时候,他们能够很好地合作,并肩作战;但当他们不再需要共同抢劫一个敌人的时候,他们很快就会大打出手。当欧洲提出建立自己的“伽利略”系统的时候,美国立即表示反对,这就像是当初法国人努力研制核武器一样,美国也曾竭力阻挠。

而老谋深算的旧大陆也明白,今天的世界还是美国的天下,因此尽管欧洲已经成为世界三足之一,但仍然无法挑战强大的美国。当美国表示强烈的反对后,欧盟不得不做出些妥协,因此,就在欧盟正式宣布建造“伽利略”系统前两年,即2002年,欧盟批准了“伽利略计划”,同时,欧盟也向美国保证,该计划进入实质性运行阶段前必须具备以下条件:制定欧洲卫星定位系统结构框架、保证美国和欧洲系统完全兼容、确定服务领域以及确保私营企业投资。

2004年6月,欧洲与美国私下达成协议,即“伽利略”系统与GPS系统将采用互相兼容的操作标准,从成本角度来看,这也有益于制造商和服务器供应商提供价格低廉的商品,对民用顾客来说,这也比较合算。但是实际上,这等于欧盟向美国开放了“伽利略”系统的软件和硬件,使得GPS和“伽利略”系统能够通用,而这也就意味着如果战争需要,那么美国有可能控制“伽利略”系统,或者借用“伽利略”系统为美军服务,而在互相兼容的情况下“伽利略”系统则无法干扰GPS,也就是说,“伽利略”系统实际上并不是完全独立,也有可能在战时成为美军的备用卫星导航定位系统。美国人的这一算盘可以说打得十分精妙。

而在美国人和欧洲人勾心斗角的时候,这两个殖民主义者的儿子也同时在盘算如何遏制中国等其他航天竞争者,欧洲人于是向中国和其他国家表示,愿意开放“伽利略”系统,中国可以共同投资参与这一更为先进的卫星定位导航系统。中国人在经过一段时间考虑后,2003年9月,欧盟与中国签订“伽利略”卫星定位系统合作计划。2004年10月,中欧正式签署《中欧伽利略计划技术合作协议》。该协议使中国成为第一个充分参与该共同体框架的非欧盟国家,并使中欧在卫星定位导航产业方面的合作进入实质性操作阶段。而显然,欧盟的算盘是,尽力将中国拉入这一计划,这将阻碍中国人发展自己的卫星导航定位系统,因为这将把中国人发展独立卫星定位导航系统的预算投进欧洲人的“伽利略计划”中,当然,给中国人的甜饼是分享未来的“伽利略”卫星导航定位服务。

然而,我们现在还不知道这其中究竟谁是赢家,中国人非常清楚,这块甜饼并不好吃,因为在和平时期,欧洲人会与中国人分享这一服务,但当战争迫在眉睫的时候,欧洲人就很有可能中断这种服务,无论到时候是欧洲自己站在中国人的对立立场,还是被美国所逼站过去的,结果都是中国将失去方向。

那么,中国人为什么还心甘情愿地投进欧洲和美国所设的陷井中去呢?

历来,同盟者都是利益的夫妻,同床异梦才是他们的座右铭。中国人实际上根本没有放弃自行建造卫星定位导航系统的计划,然而,中国是一个技术落后的国家,加上美国在航天领域的长期封锁政策,这导致中国人实际上在航天领域举步维艰,长期不得不依靠从俄罗斯获取一些技术来弥补自身发展的不足。而中国人之所以乐于接受欧洲人的这支玫瑰,就是因为中国人认为,这既是一个陷井,但也是一个进入欧洲技术堡垒内部的机会,中国人会向欧洲提供一笔资金用于发展“伽利略”计划,但在中国人看来,这笔资金更像是购买技术专利的费用,即中国人是抱着获取欧洲先进技术的想法加入这一俱乐部,而欧洲人则幻想着能在未来的某一天突然卡住中国人的脖子——如果说这是一场美女与野兽的婚姻,但别忘了美女也有她的想法,她并不愚蠢。

为此,中国人在《伽利略计划合作协议》签订之后,中国将首先一次性支付欧盟联合执行体500万欧元的入会费,此后,中国政府还将投资6.5亿人民币用于项目建设。另外,在后期运营上,中国还将吸引民间资本参与该计划。位于中关村方正大厦3层有一家名为“中欧卫星导航技术培训合作中心”的公司,这是一家半官方的机构,它所扮演的角色是在中欧伽利略计划合作的进程上充当中介。该中心向外界透露,中国遥感中心将进入伽利略执行体的决策管理层,有投票权,并参与管理。而在项目上,中国科研人员将与欧盟合作开发。

实际上,善于两条腿走路的中国人,如果决心干一件事,那么不但两条会都跑,而且两手也都很硬。就在中国一边高调宣传参与欧洲“伽利略”系统的时候,中国国防大学的一位专家却悄悄发表文章,声明中国人民解放军必须为维护国家利益而战斗,文章所指就是要在外层空间维护中国的利益。不久,加拿大《汉和防务评论》等多家西方军事观察媒体相继报道中国已经开始第二代“北斗”(Beidou/BDStar)卫星定位导航系统的组网,估计4年内就可以对全球覆盖,结果是中国将大大提高精确打击能力。与此同时,美国《太平评论》也发表了泰勒·迪纳曼撰写的关于中国“北斗”卫星系统的文章。迪纳曼在文章说,如果中国计划发展属于自己的卫星导航系统,那么很可能会迫使美国发展新一代更先进的GPS卫星系统——显然,这是一种发自美国高层的明确警告,即如果中国人寻求发展自己的卫星定位系统,那么美国将升级其现有的卫星定位系统,也就是在告诉中国人,“美国仍然占优绝对优势!”

迪纳曼说,中国正在计划发展“北斗”军事卫星定位导航系统扰乱了欧洲和美国的计划,中国航天部门正在试图模仿和借鉴美国的GPS—3(第三代GPS)和欧洲的“伽利略”系统,而“伽利略”系统实际上也是法国人借鉴了美国的经验。迪纳曼进一步说,“伽利略”计划通过发射与美国导航卫星发射的M编码频率非常接近的信号,来压制美国卫星导航系统的军事优势。欧洲人希望通过这种办法,使得那些企图阻塞他们发射信号的尝试,都会影响美国自身卫星导航的行动。而中国人却利用自身在“伽利略”计划中的扮演投资者的角色,从欧洲人那里获得了军事卫星定位导航系统的经验、技术,而这些无疑将威胁到美国。

实际上,迪纳曼也许是在煽动某种“中国威胁”,其目的并不一定是斥责中国,而可能是在美国国会制造威胁气氛,以便使得美国能够发展第四代GPS系统。但迪纳曼也并没有过分夸张,因为其在文章中所提到的,均为事实。目前,中国已经拥有一个“北斗”卫星定位导航系统,但这只是一个初级系统,现在只有三颗卫星,其中一颗还是备用卫星,也就是说这个仅有三颗卫星的微型系统几乎提供不了多少军用服务,根本无法与美国的GPS系统相提并论。而这也验证了中国人参与“伽利略”系统的真实目的——中国人在参与这一计划仅仅几年,已经开始部署其第二代“北斗”系统,而第一代“北斗”系统显然就是被用来做基础使用的。

加拿大《汉和防务评论》撰文说,中国军队是目前国际上最热衷于研究信息战的军队,中国军队已经在总参谋部的统筹规划下,成了了一个专门的信息战研究中心,并且开始编制教材。同时,这家媒体说,中国军队提出了一个“虚拟国土”的概念,这个概念就是延伸了传统的领土、领海、领空,而将宇宙空间、信息空间和心理空间释放出来,形成一个具有开放性、无限性和不确定性的领域,这就是一个虚拟国土,而中国人的最终目的就是控制这一新“国土”——中国的战略学者认为未来战争将在陆地、海洋、天空、太空、信息和心理六维空间里展开。

然而中国目前的信息战或者太空战能力还相当薄弱,目前“北斗-1”系统由于只有三颗卫星,其中一颗为备用卫星,那么实际上其所提供的是双星定位技术,也就是只能为终端用户提供经纬度,却无法提供高度,如果需要高度的话,还必须另外建设地面中心站,也就是说,中国的“北斗”提供和实际上是二维信息,而不是三位立体信息。如果设立地面中心站的话,那在战时将很容易暴露,因而遭到导弹袭击。另外,中国的“北斗”卫星寿命只有8年,尽管目前已经发射新卫星补充,但仍然没有改变其二维和脆弱的致命点。因此,台湾地区《中国时报》认为如果不汰旧换新,将严重阻滞解放军从机械化走向信息化的进程。

但就是那仅有的三颗“北斗”卫星,美国军事专家也说,如果仅仅用来为洲际弹道导弹提供导航的话,也能够对美国产生威胁,因为它够用了。实际上,中国已经开始“北斗-2”的建设,这个系统显然更为接近实战需要——这是星座最终将由4颗静止卫星、12颗中层轨道卫星和9颗高轨道卫星形成一个星座网,因而能够覆盖全球。

显然,中国受自身国家实力和技术限制而有所先天不足,欧洲也由于数十年的政治束缚而一时无法放开手脚,但无论如何,美国已经越来越感到难以压制,这个老大已经明显感觉到了来自老二、老三、老四的联合或者各自独立的威胁,因而它不得不努力遏制任何一个超越的企图。

但有时候是徒劳的。

——人类的矛盾的美感定律就在于,每当出现一个新东西,就必然出现一个能与之对抗的丑陋怪物。在海湾战争中大显神通的美国军队却在伊拉克战争中遭到了一个不大不小的挫折——数枚“战斧”巡航导弹无缘无故地跑到了伊朗境内爆炸,美国人立即明白,这显然是有人暗中捣鬼,即巡航导弹所接收到的GPS信号受到了干扰,因而导弹失去了方向。

正是如此,实际上,当卫星定位系统开始研究的时候,用以对抗卫星定位系统的各种研究也紧随其后,这就如同食草动物在努力进化其奔跑速度、敏锐听觉和视力的时候,食肉动物们也在进化其锋利的牙齿、更加灵敏的夜视能力以及更快的追击速度。当坦克第一次出现在战场上的时候,德国军队曾不知所措,但当第二次世界大战的时候,德国的坦克部队就已经是闪电战的中坚力量,而作为克敌制胜的手段,苏联则在大量装备一种简单的反坦克武器——当美国花费巨资部署GPS卫星定位系统的时候,苏联或者俄罗斯则已经研制出简单的干扰系统,与之相比,这种干扰装备可谓物美价廉:美国一位国防部高官就曾说过,一台手机大小的1瓦干扰机就能在60千米的距离上,使一台高质量的商务全球定位系统接收机无法收到导航卫星的信号。同样,即使是军用全球卫星定位接收机,用一台100瓦的干扰机就能在20千米的距离上使其失效。

GPS卫星定位系统花费了美国纳税人的210亿美元,属于第二代卫星导航系统。然而,美国人也早在1999年就提出了“导航战”的概念,当时是美国国防部副部长甘斯特提出的,并且国防部因此成立了“导航战技术监视一体化小组”,专门负责“导航战”问题——就像一面镜子,每当美国出现一个新事物的时候,苏联或者俄罗斯必然会出现对应的东西,只不过有时候这面镜子里出现的是同等的东西,有时候知识丑陋的掣肘之手。GPS无论多么先进,也毕竟是1970年代的计划,因此在今天,美国GPS系统很容易就受到干扰,争如前所述,一台简单的干扰机就能使一台高档商务接收机失去作用。在今天,人们早已清楚,GPS系统的信号很弱,它只相当于普通电视信号强度的10亿分之一,如果做个比喻的话,那么就相当于人眼在10公里外看到的一个25瓦灯泡。而且,只要事先知道GPS信号特征那么完全可以仅仅使用小功率的干扰机就能对一定距离内的接收机实施干扰,而在今天,想要了解GPS信号特征是一件再简单不过的事了。俄罗斯就曾向外兜售过一种便携式干扰机,这种东西的重量只有3公斤,干扰功率为8瓦,但能对美国现有GPS系统的两个频段(1227兆赫和1575兆赫)实施干扰,而有意思的是,俄罗斯人甚至明确地告诉买主,这种干扰机也能对俄罗斯的全球导航卫星系统的两个频段实施干扰,即1250兆赫和1607兆赫。

现在已经成为常识的是,当使用专用全向无线电GPS干扰机的时候,如果输出功率为1瓦,那么可以干扰20公里的范围;输出功率为5瓦,那么可以干扰50公里的范围;输出功率为100瓦,那么可以干扰1000公里的范围,因此,如果昂贵的“战斧”巡航导弹遭遇低廉干扰机,就会晕头转向。