印度首顆導航衛星升空雄心壯志追逐航天夢

當地時間7月1日，印度區域衛星導航系統（IRNSS）的首顆導航衛星發射升空。根據印度空間研究組織的設計方案，印度計劃建成一個擁有7顆衛星的IRNSS星座，這7顆在軌導航衛星將在2015年前后完成組網，將為印度及其邊境周邊1500千米范圍內的用戶提供精確定位、導航及授時服務。

多管齊下發展導航衛星，7年研發首星成功發射

印度當地時間7月1日晚，印度在斯里赫里戈達發射場使用PSLV-XL火箭發射了該國第一顆導航衛星IRNSS-1A，衛星重達1425千克，壽命10年。印度空間研究組織的官員指出，這標志印度進入一個空間應用的新時代。IRNSS-1A衛星發射后，將在軌進行3～4個月的試驗。

2006年7月4日，印度空間研究組織宣布籌劃研發本國衛星導航系統—IRNSS系統，要求該系統能為印度全境及其周邊1500千米范圍內的區域提供導航定位服務，定位精度在10米以內。根據設計，IRNSS系統的衛星全時段可見，實時為用戶廣播衛星鐘差改正參數、電離層延遲誤差參數和相應的完好性信息，并為印度政府特許的用戶提供相應服務。此外，該系統不但可以提供標準定位、精密定位等導航定位業務，還將提供對地監測、遠程通信、信息傳輸、災情評估和公共安全等業務。

2007年9月，時任印度空間研究組織主席的瑪達萬·奈爾在國際空間大會上公開宣布，印度計劃在未來6年內陸續發射7顆導航衛星，具體步驟為：2010年發射IRNSS系統的首顆衛星；2011年前再發射2顆衛星，初步完成導航星座的最小組合；2012年前，將7 顆導航衛星部署完畢，系統投入運行。

第一顆區域導航衛星IRNSS-1A，原定于今年5月底使用印度國產的極軌衛星運載火箭PSLV-C20發射升空。但在發射場組裝第二級火箭時，科學家發現運載火箭制動器存在問題，故衛星發射時間被推遲兩周至6月12日。印度太空研究組織的一位官員介紹說，因運載火箭的制動器問題未能得到解決，科學家被迫更換了存在缺陷的部件。6月12日，這顆衛星仍然未能順利發射，發射時間被再次改為7月1日晚。

印度在導航定位衛星系統研發領域實行多管齊下的策略：其一，通過“GPS輔助型靜地軌道增強導航”（GAGAN）計劃，提供參考信號來提高印度使用美國GPS服務的精度；其二，與俄羅斯簽署的《關于和平利用俄全球導航衛星系統的長期合作協議》中指出，在聯合發射18顆導航衛星發展“格洛納斯”系統的過程中，印度將承擔其中6顆衛星的發射任務，并按協議建造這6顆衛星中的3顆；其三，計劃參與歐洲“伽利略”衛星導航系統項目，共同研發地面系統以便在航空方面加以利用。

GAGAN計劃的目標是建立基于衛星的增強系統，為印度及周邊地區提供精確導航，同時為IRNSS系統的實施提供初始數據及構建模型。GAGAN計劃的空間信號覆蓋整個印度大陸，能為用戶提供GPS信息和差分改正信息，用于改善印度機場和航空應用的GPS定位精度和可靠性，也屬于GPS星基增強系統。具體而言，GAGAN計劃旨在實現與美國廣域增強系統，歐盟“伽利略”和日本基于多功能運輸衛星的GPS增強系統的完全兼容；加強國際合作，在境外增建地面監測站；空間信號覆蓋區擴展到東南亞和亞太地區；盡快完善GAGAN計劃，為印度IRNSS系統的研制提供技術儲備。

但是，印度參與美俄歐導航定位系統的建設，存在受制于人的問題，非常時期有關國家很可能會關閉導航定位服務或降低服務精度，甚至注入虛假定位信息，使印度的利益受損。有鑒于此，印度政府決定在未來5～6年的時間里投資160億盧比（1美元約合45盧比），建設自己的衛星導航和定位系統。一旦這套系統建設成功，印度將成為世界上為數不多的擁有自主衛星導航和定位能力的國家之一。

總體能力有限，關鍵技術仍有差距

天地結合系統結構完整。IRNSS系統的天基星座由7顆衛星組成。其中3顆衛星將部署在地球靜止軌道上，分別位于34度（E）、83度（E）、132度（E），另外4顆將部署在傾角為29度的傾斜地球同步軌道上。該系統設計覆蓋范圍為40度（E）～140度（E）和40度（N）～40度（S），包括印度次大陸及印度洋等區域。

除天基星座外，IRNSS系統還包括一個主控中心和一些負責衛星跟蹤、控制的地面設施，以確保系統的完整性。地面段包括空間衛星控制中心、監測站、測控注入站、時間中心、CDMA測距站、激光測距站、導航控制中心和數據鏈路。其中，空間衛星控制中心主要負責對空間衛星正常工作的管理、控制和維護；監測站的主要功能為接收衛星數據，同時對測距值進行修正，并將原始數據和測距修正值傳送到導航控制中心；導航控制中心的主要功能為計算衛星星歷、衛星鐘差改正數、電離層誤差改正數以及相應的完好性信息，并將計算結果傳送給上行注入站，然后通過衛星廣播給用戶；CDMA測距站和激光測距站負責采集IRNSS系統的衛星測距信息，并進行修正后傳送到導航控制中心。

用戶段主要包括特殊設計的單頻用戶接收機和雙頻用戶接收機，所有接收機除接收IRNSS系統的信號外，還可以接收空間中其他定位導航系統的信號（如GPS、“格洛納斯”等），并且能對在軌衛星進行連續跟蹤。

系統頻率自主。IRNSS系統將向用戶提供24×7的全天候精確實時定位、導航和授時服務，具體包括兩類：向普通民眾提供標準定位服務，向特殊授權用戶提供限定服務。

印度IRNSS系統衛星設計質量約1.4噸，使用壽命9年以上（地球靜止軌道衛星9.4年，傾斜地球同步軌道衛星11年）。IRNSS系統衛星采用3頻段載波：C頻段、S頻段和L頻段。C頻段主要用于測控，S頻段和L頻段主要用于導航定位服務。其中，標準定位服務和精密定位服務調制在S頻段和L頻段的L5頻率上，政府特許用戶服務信息僅調制在L5頻率上。處于S頻段（2～4吉赫）的導航信號由衛星上的相控陣天線發射，以確保實現設計中規定的覆蓋區域和信號強度。

除了與GPS一樣的L頻段，LRNSS系統還分布在S和L頻段，頻率范圍更廣，可以為印度軍方等特許用戶提供加密或更高精度的服務，在保持高度兼容性的同時保留了自主頻率，保留了獨立使用權。

部分關鍵技術受制于人。由于印度國防基礎能力有限，IRNSS系統的啟用可以賦予印度一定的定位能力，但其諸多關鍵技術仍依賴于其他國家，包括原子時標準、地面站和主控制中心的建設、按DO-178B標準編制的導航軟件、用戶接收器、時間轉換技術等都有待完成技術攻關。尤其在關鍵的微型精確定位載荷的研制上，印度依然需要仰賴與美俄歐的國際合作。如果印度在這一衛星導航核心技術上無法自主突破，IRNSS系統將是一座不設防的“城市”，在軍事領域的戰略意義會蕩然無存。例如，印度目前尚無法生產作為衛星定位關鍵技術和部件的星載原子鐘。為此，印度2008年9月授予法國公司一項400萬歐元的合同，要求為IRNSS系統提供銣原子鐘。2009年7月，印度與美國簽署3個有關國防、航天與核技術合作的協議，但由于轉讓核心技術被限，印度只能獲得過時的技術，無法在導航精度等方面進入世界一流行列。

覆蓋區域有限。IRNSS系統的主要目的是降低過分依賴GPS衛星導航系統可能存在的風險，它不僅能提供GPS差分完好性信息，還可提供IRNSS系統本身的衛星導航定位信息和差分完好性信息，即不依靠GPS也可為印度本土用戶提供獨立的導航定位服務，但范圍主要限定在印度次大陸及印度洋等地。印度政府表示，7顆導航衛星是實現印度次大陸服務的最低數目。

從目前發展情況來看，印度IRNSS系統很可能會趕在歐洲“伽利略”系統之前，成為繼GPS、“格洛納斯”、“北斗”衛星定位系統之后第四個投入應用的衛星定位系統。就其覆蓋范圍和技術水平而言，印度IRNSS系統同中國的“北斗”衛星導航系統均是一種可向全球拓展的區域衛星導航系統。不過，“北斗”去年就已實現對亞太地區提供服務。從這個角度而言，“北斗”至少領先IRNSS系統5～10年。

防止關鍵能力受制于人，提升印軍精確打擊能力

衛星導航影響戰爭勝負。從第一次海灣戰爭期間美軍首次正式將全球衛星導航定位系統用于實戰并取得良好效果以來，衛星導航定位系統在軍事方面的應用越來越深入，已經成為影響戰爭勝負的重要空間力量。

以巡航導彈的制導方式為例，過去美國的“戰斧”巡航導彈使用地形匹配技術進行制導。這種制導模式的巡航導彈在發射前要對被攻擊目標以及沿途經過的地形地物特征進行衛星或航空拍攝，在地形匹配飛行區域內選出一條合適的飛行路線，并在多個匹配區域內預先偵測地形高度并繪制出數字地形圖，將衛星拍攝的照片放大成與巡航導彈飛行高度相對應的圖像，然后把上述資料編成相應軟件存入彈上計算機。這兩項工作量大而繁瑣，導彈發射的準備時間長達幾十個小時。現在，美國“戰斧”巡航導彈已經改用GPS作為中制導方式，不僅將導彈發射的準備時間縮短到幾十分鐘，而且可在惡劣或干擾條件下精確地制導導彈，并保證導彈在沒有任何地形信息的情況下正確飛行，從而真正實現導彈的“發射后不管”。

有效提升精確打擊能力。目前，美軍的巡航導彈、機載炸彈等精確制導武器大都采用先進的GPS制導方式。與之相比，印度現役的“烈火”系列中的遠程導彈主要使用相對落后的紅外制導、地形匹配、電視制導等方式，缺乏衛星制導。而印度戰機的導航也不得不使用地面雷達導航。2009年1月，印度最新型的“布拉莫斯”-2導彈的GPS定位系統在關鍵時刻沒有搜索到信號，導致導彈偏離目標約2千米。印度科研人員聲稱，“布拉莫斯”的衛星導航接收機沒能在彈載計算機與美國GPS衛星之間建立連接，使導彈無法在多目標環境中擊中特定目標。

國外衛星導航系統的不可靠問題已經成為印度武器裝備現代化的重要障礙，也是印度積極發展自主衛星導航系統的重要原因之一。印度不想在衛星定位導航系統方面受制于人，才投入極大精力來開發自己的系統。作為印度自行建造的衛星導航系統，IRNSS系統的建設

不僅能夠讓“大地”、“烈火”等彈道導彈以及“布拉莫斯”巡航導彈打得更準，還可以為其主戰坦克、戰斗機以及水面艦艇提供穩定的定位和導航服務，全面提升印度陸海空三軍的作戰能力，大幅提升印度軍方進行遠程精確打擊的能力。所以，印度必然要把全球衛星定位系統的優勢掌握在自己手中。

積極謀求大國地位，加快進軍太空步伐

“印度以它現在所處的地位，是不能在世界上扮演二等角色的，要么就做一個有聲有色的大國，要么就銷聲匿跡。”印度開國總理賈瓦哈拉爾·尼赫魯的這句名言時至今日，仍是印度人耳熟能詳的名句。印度深知，想成為大國，僅憑靚麗的經濟成績單是遠遠不夠的，必須實現各方面綜合國力的提升。鑒于此，印度尋求在諸多領域發力。作為大國象征之一的航天技術，是印度的重點發展領域。經過40多年的努力，印度在人造衛星、運載火箭等航天領域取得了舉世矚目的成果。從成功發射第一顆衛星“阿里亞巴塔”到2008年的“一箭十星”，從第一枚火箭“羅西尼”到圓滿完成任務的四級運載火箭，印度正一步一個腳印地將航天大國夢變為現實。近幾年來，印度在空間技術領域的進步令人矚目，迄今為止已先后發射過各類衛星20多顆，建立起較完備的衛星應用體系，空間技術水平取得較大進展。

遙感衛星作為印度空間力量發展的重中之重，尤其是光學遙感衛星領域，取得了遠超于印度工業平均水平的成果，是印度航天業的亮點。印度現有的遙感衛星系統包括“制圖星”、“資源星”、“雷達成像衛星”等共計12顆，已建立起多種分辨率相結合的衛星遙感系統，形成了低、中、高不同分辨率等級的遙感衛星系列。2012年4月，印度發射首顆自主研制的雷達成像衛星，其星載C波段合成孔徑雷達能夠全天時、全天候對地成像，分辨率可達1米，標志印度進入有能力制造和發射雷達成像衛星的世界先進行列。近期，印度正在大力發展INSAT-3D衛星和SARAL衛星：INSAT-3D衛星上載有6通道成像儀、包含數據中繼轉發器的19通道發聲器；SARAL衛星搭載有Ka波段高度計，星上的多普勒軌道測定和無線電定位能夠精確確定軌道位置。

結 語

當前，世界許多國家都在開發衛星導航定位系統，其中最為成熟的主要是美國的GPS系統和俄羅斯的“格洛納斯”系統，中國的“北斗”和歐洲的“伽利略”計劃正在實施過程中。此外，日本也計劃投入2000億日元，建立由3顆衛星組成的“準天頂”衛星系統。

按照印度的計劃，IRNSS系統的組網工作將分為兩大步驟。第一步是發射地球同步衛星，組成覆蓋印度全境的區域衛星導航系統。在印度空間研究組織預計發射的7顆國產地球同步軌道導航衛星中，計劃在南北極上空各發2顆，在地球中部近赤道的上方發射3顆導航，從而實現全天候覆蓋印度及其周邊約1500千米范圍的較為精確的衛星定位、導航和授時服務。第二步則是從區域衛星導航系統向印度版“全球衛星定位系統”邁進。據悉，印度計劃在2015年前后初步建成IRNSS系統后，將再發射約10顆導航衛星，最終形成印度版“全球衛星定位系統”。

可以預見，印度一旦建成自己的衛星定位導航系統，不僅將改變過去在定位、導航方面依賴于他國的被動局面，而且對于提高印軍武器裝備的機動性、反應速度和遠程精確打擊能力等都具有十分重要的意義。