印度找来“好基友”,联手搞了一个新动作
2020-10-29 07:58

印度找来“好基友”,联手搞了一个新动作

本文来自公众号:地球知识局(ID:diqiuzhishiju),作者:乃一姆,原文标题:《刚刚,印度搞了个新动作》,题图来自:视觉中国


不久前,第三次印美“2+2”部长级对话会在新德里举办。


通过这次会谈,两国达成了一项重要协议,就是《地理空间合作基本交流与合作协议》(BECA)。至此,外加之前两大防务合作协议,《后勤交流备忘录协定》(LEMOA)与《通信兼容和安全协议》(COMCASA),印度已事实上成为美国的“准盟友”。


得到了一些先进导航和敏感数据

也失去了一些自主权和隐私权

(图片:SecPompeo/ twitter)▼


美印两国之间加强地理空间合作意味着什么呢?根据该协议,美国将向印方分享机密卫星和传感器数据,能够帮助印度进行导弹瞄准或部署军队。除此之外,美方还将在供应给印度的战机上引入最新导航技术。最终实现提高印度导弹系统、无人机、飞机等军事设备的打击精度。


美国跟印度进行如此大手笔的遥感合作,是因为这位“兄弟”没有国产GPS等卫星导航设备吗?


事实恰好相反,印度其实早已建成自己本区域内的卫星导航系统。而它的起源却也耐人寻味,不仅跟美国有关,而且还是被美国“掐脖子”所致。


一、必须拥有


1999年,印度和巴基斯坦在克什米尔地区的卡吉尔发生冲突。在这次冲突期间,印度为获取即时位置信息曾向美国请求使用GPS,然而美国非但没有同意这一请求,还将克什米尔地区的GPS信号全部关闭。


以微弱的优势取胜,但伤亡巨大

(图片:Indian Army / Wikipedia)▼


吃了瘪的印度,经过这次屈辱的历史,深刻感受到了战争期间被“卡脖子”的滋味。由此“印版GPS”的规划也逐步运筹起来。


对于现代军事信息战而言,卫星导航定位系统已经成为能够决定战争胜负的重要力量,自海湾战争以来就早已体现。印军在其《2015年军队远景规划》中,就明确了信息化战争的概念和建设一支信息化军队的战略目标。


至少这炸弹,得能指哪儿打哪儿吧

(复制品 图片:Rudra Narayan Mitra/shutterstock)▼


那个时期,具有中远程攻击能力的精确制导武器是各国武器竞相研发的重点。除需要具备强大的动力装置和先进的制造技术外,还必须具备卫星导航、激光制导能力,缺了哪一项都不行。


2010年,印度终于研制成功了首枚激光制导炸弹

此时一些大国都用上了雷达制导,甚至卫星制导

(图片:Wikipedia)▼


美军自然是全世界的领军者。巡航导弹、机载炸弹等精确制导武器大部分都采用先进的GPS制导方式。而印度同当时大多数国家一样,其当时在役的“烈火”系列中远程导弹主要使用相对落后的红外制导、地形匹配、电视制导等方式,缺乏卫星制导能力。


早在卡吉尔冲突之前,美国的巡航导弹就用上了

可以抗干扰的GPS接收器

既能精准打击,又防信号干扰

(美国战斧巡航导弹发射)

(图片:United States Navy  / wikipedia)▼


印度深知武器精准杀伤力不够,长期以来也想要有这么一项“大杀器”。但是奈何技术储备不够,饭也只能一口一口吃。


印度卫星导航系统发展战略采用的正是这一套循序渐进模式,其建设和发展模仿欧盟的思路,先建设世界上现存既有的卫星导航系统的增强系统,为自主导航系统建设积累技术和经验,然后发展自主的卫星导航系统。


所以,印度希望通过与外国的合作,获得安全、可靠的卫星导航能力,特别是支持军事应用的卫星导航能力,先解决有没有的问题。


美国从1973年开始建设全球导航卫星系统即GPS

其前身是子午仪卫星定位系统

最初也是军用,而后才向民用开放

(大约1977年,空军宣传影片介绍了GPS全球定位系统)

(图片:AFSC / Wikipedia)▼


然而,当时世界上拥有最完备的卫星导航系统的国家,还是绕不开美国。美印两家本身没有深仇大恨,又是彼此的潜在战略合作伙伴关系,所以即便是曾经被美国“卡过脖子”,也不是什么大事。


握手言和才是最好的选择

(图片:Eric Draper / Wikipedia)▼


为此,印度与美国合作建设了“全球定位系统辅助静地轨道增强导航”(GAGAN)


二、为他人做嫁衣


GAGAN是印度建设的典型GPS星基增强系统,它已向美国国防部申请授权,以民用功能为主,能为用户提供更精确的GPS信息等。


它由印度空间研究组织和印度机场管理局共同实施,系统建设目的是在印度提供满足民用和航空应用的精度和完好性要求的可靠星基增强服务,性质上类似于日本准天顶卫星系统。


GAGAN的建造可以为民航业带来诸多好处

(图片:https://www.isro.gov.in/)▼


GAGAN的空间信号覆盖整个印度次大陆,其信号体制与GPS等也保持高度一致。


为了确保所有空基增强系统的互操作性,国际民航组织标准与建议书行动组制定了相关技术标准,以保证机载设备(终端)可以接收各种不同系统的信号。印度的GAGAN系统的导航电文设计也严格遵循这一规范。


印度从美国拿到了广域增强系统(WAAS)的代码

开启了基于卫星的增强系统建造之路

(WAA系统概述—约等于信号放大器)

(图片:FAA/ Wikipedia)▼


GAGAN系统的建设分为两个阶段,第一阶段是技术演示系统,第二阶段为全操作阶段。GAGAN由空间段和地面段组成,地面系统由主控站、上行注入站、参考站、通信链路组成。


然而,2010年,印度的第一颗GAGAN卫星出师不利,发射失败。第二年依靠法国卫星才发射成功,此后又陆续成功发射了2颗,共3颗卫星(包括2015年后续发射的一颗备份卫星)共同组成GAGAN卫星空间段系统。整套系统完成计划稳定运行测试后,于2013年7月完成验收。


GSAT-4是印度发射的第一颗通信和导航卫星

于2010年入轨失败

(图片:ISRO, Government of India / Wikipedia)▼


同一时期,印度还与俄罗斯签署了格洛纳斯卫星导航合作协议,将为俄罗斯发射6颗格洛纳斯卫星,并承担其中3颗卫星的研制与组装,以及运行控制段建设等方面的合作。


格洛纳斯是前苏联在1995年建造完成的全球导航卫星系统

俄罗斯接管后,为恢复其运营投入了大量资金

拉上一个愿意掏钱的印度也没什么可意外的

(在CeBit 2011上展示的GLONASS-K卫星模型)

(图片:Patrick G. /Wikipedia)▼


除了美俄两大强国,印度也与欧盟开展过伽利略卫星导航系统的国际合作。印度原计划参与伽利略的研制,但因成本过高以及无法获取对其军事方面的支持。


还有随着伽利略系统的发展改为全部由公共资金(欧盟与欧洲航天局)支持,同时还吸取了隔壁国家前车之鉴的经验教训,最终与欧盟的合作放弃,无果而终。


伽利略导航系统在建造中多次面临经费短缺的问题

印度和中国都曾参与过“伽利略计划”

中国最终选择了自主开发北斗卫星导航系统

(图片:Lukas Rohr / Wikipedia)▼


虽然印度与美俄两国分别签订协议,分别获取了GPS系统和格洛纳斯系统的支持,在军用上也部分实现了提高其精确制导的精度,在一定程度上满足了印军的需求。


2015年11月10日GAGAN的最后一颗卫星GSAT-15发射成功

不过此系统最长寿命只有15年

三哥还是要靠自己的

(图片:https://www.isro.gov.in/)▼


但是将自身定位为世界大国的印度,并不甘心在卫星导航上受制于人。毕竟非常时期美俄很可能会再次关闭导航定位服务或降低服务精度,甚至注入虚假定位信息,这对印度而言后果不堪设想。


三、印度区域导航卫星系统


出于这一隐患的担忧,印度在对外合作的同时也推进本土导航卫星系统的研发工作。


2006年5月9日,印度共和国政府正式批准实施“印度区域导航卫星系统”(IRNSS)的重大工程建设。该工程当时预计耗资160亿卢比,按计划要求在未来6年内完成全系统部署。


IRNSS由空间段、地面控制段以及用户段组成,其中空间段由7颗导航卫星组成导航星座(实际8颗在轨)。地面控制段包括控制主控站、系统时间基准中心、监测站、上行信号注入站以及系统数据通信网络。


印度区域导航卫星系统IRNSS在轨卫星运行演示

(图片:Phoenix7777 / wikipedia)▼


用户段是指所有军用和民用的接收机,相当于终端,接收机可以安装在导弹、飞机、舰船等武器装备以及士兵的手持仪器中。


负责该计划实施的就是印度空间研究组织(ISRO),其主席曾表示印度区域导航卫星计划将会为印度工商企业带来巨大商业机会,尤其是发展本国的卫星导航系统预计会为本土工商企业带来价值高达80亿卢比的商机。


ISRO在1969年就初具雏形

1975年发射了第一颗印度卫星Aryabhata

(图片:https://www.isro.gov.in/)▼


当然,最主要的还是军事方面的因素,毕竟对于一个试图将影响力远播至缅甸、阿富汗等地的扩张型国家来说是非常重要的。


如果有了自家研制的卫星导航系统,不仅能够让手中的“大地”“烈火”弹道导弹以及“布拉姆斯”穿越巡航导航制导精度更准,还可以进一步为其主战坦克、先进的战斗机以及水面舰艇提供稳定的定位和导航服务,能够全面提升印度陆海空三军的作战能力。印军在印度洋乃至更大范围内可以自由机动,进一步扩大和增强印军的国际影响力,同时还可用于灾害管理,车辆跟踪等服务。


蓄势待发

(图片:One half 3544  / Wikipedia)▼


此外,ISRO主席也宣称,印度的区域导航卫星系统将完全由印度控制。所有空间段、地面段和用户接收机也都由印度研制与生产。这项工程对印度来说是一项重大的技术挑战,印度将为本国和邻近周边地区提供导航、定位和授时服务。


按照印度的计划,IRNSS的组网工作将分为两大步骤:第一步是发射地球同步卫星组成覆盖印度全境的“区域卫星导航系统”;第二步是从区域系统向印版“全球卫星定位系统”迈进。计划在2009年中期发射首颗卫星,预计2011年完成部署,2012年初步建成区域卫星导航系统后,再发射大约10颗导航卫星,最终形成“印版GPS”。


然而由于各种因素,2013年7月1日,IRNSS首颗卫星IRNSS-1A利用印度“极轨卫星运载火箭”PSLV-XL C22才在印度东南部安得拉邦斯里赫里戈达岛的萨迪什·达万航天中心发射成功。


IRNSS-1A是IRNSS系列卫星中的第一颗

此时距计划中的首颗发射时间已经过了四年

(图片:https://www.isro.gov.in/)▼



拖延至2016年4月,印度才完成全部星座部署,7颗卫星发射全部成功,成功率100%。


但是,星座部署完成后,先是2次共7部星上由钟表王国瑞士生产的铷原子钟(伽利略同款原子钟)发生故障,随后补发卫星的发射又失败过一次。


直到2018年,印度成功发射1颗IRNSS-1I卫星,替换了原子钟发生故障的卫星,才使IRNSS系统的7颗卫星又重回完好状态。


IRNSS-1I由火箭PSLV-XL C41搭载发射成功

替换的正是IRNSS系统中的第一颗卫星—IRNSS-1A

(图片:https://www.isro.gov.in/)▼


IRNSS卫星陆续升空完成七星组网后,基于此的导航系统“印度星座导航系统”(NavIC)也正式横空出世。由此,这套系统能为印度及其边境周边1500~2000公里范围内的用户基本提供全天候、全天时的精确定位、导航及授时服务。


其定位精度相当可观,在印度洋区域小于20米,在印度本土及邻近国家定位精度优于10米。由于印度本身有着自己特有的本土地面优势,所以它比GPS民用单频接收机15米定位精度要高很多。


NavIC涵盖范围▼


IRNSS的建成,也打破了全球四足鼎立(美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧盟伽利略、中国北斗)的局面。同时该系统建设和完善也使印度武器的精确制导能力进入世界先进行列,并迅速提升远程导弹的全球打击能力。


一套系统在手,印度政府如今已经开始有了更远大的理想:继续通过自主全球卫星定位系统,从一个区域军事大国迅速发展为具有全球影响力的军事强国。


而昨天美印新协议的签订,对于印度而言又是一项“如虎添翼”(或许是暂时)的效应。签署新协议将使印度能够共享美国的空间地理情报,提高自动化硬件系统和巡航、弹道导弹以及无人机等武器的精确度。


这次蜜月期又能持续多久呢

(图片:Luis Boza  / shutterstock)▼


但是谁知道在未来的战争中,“卡吉尔事件”会不会再经典重现呢?


参考文献:

1.廖春发.印度政府批准建立本国区域导航卫星系统[J].卫星电视与宽带多媒体,2006:13.

2.张春海, 赵晓东, 李洪涛. 印度卫星导航系统概述[J]. 电讯技术, 2014(02):231-235.

3.李晓梅.印度区域卫星导航系统IRNSS特点分析(上)[J].卫星与网络,2013:62-67.

4.李晓梅.印度区域卫星导航系统IRNSS特点分析(下)[J].卫星与网络,2013:51-57.

5.魏艳艳. 印度IRNSS变身NavIC[J]. 现代导航, 2016, 007(004):282-282.

6.刘春保.2018年国外导航卫星发展综述[J].国际太空,2019:44-49.

7.刘春保.“印度区域卫星导航系统”完成部署[J].国际太空,2016:69.

8.李大光.印度发展"GPS"意欲何为?[J].世界博览,2010:84.

野心勃勃的“印度区域导航卫星系统”(IRNSS)[J].兵器知识,2012:37-39.

9.张琳. 印度区域卫星导航系统定位精度分析[J]. 中国惯性技术学报, 2018, 026(004):446-451.

10.王财武, 姚理刚, 任崇伟. 印度军事卫星发展动向[C]// 第十四届卫星通信学术年会论文集. 2018.

11.http://www.beidou.gov.cn/

12.https://www.isro.gov.in/irnss-programme


本文来自公众号:地球知识局(ID:diqiuzhishiju),作者:乃一姆

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