澎湃新聞特約撰稿 唐軍
【編者按】
11月25日，俄羅斯成功發射下一代導彈預警衛星的第五顆衛星，進一步提升導彈預警能力。這是俄繼反衛星試驗後提升軍事航天能力的一個最新動作。
上個月中旬，俄羅斯國防部長紹伊古確認俄羅斯已成功測試反衛星武器。紹伊古強調本次測試中產生的衛星碎片絕不會對人類太空活動構成威脅。美英等西方國家則對於此次俄羅斯反衛星試驗反應強烈。美國國防部稱，“俄羅斯正在開發的反衛星武器或對美國和其他太空大國構成威脅。”
進入新世紀後，俄羅斯經濟開始恢復和加速發展，加上有“政治強人”普京的領導，一度陷入深度衰弱的俄羅斯軍事航天開始重振旗鼓，組建空天軍、持續發射新軍用衛星、研製反衛星武器……從軍隊編制、裝備、航天工業等層面，多管齊下提升軍事航天能力。《高邊疆之謀》專題本期走進俄羅斯軍事航天，透過系列文章嘗試解析重振旗鼓的俄羅斯軍事航天。
“格洛納斯”-K導航衛星。
俄羅斯正發射新一代“格洛納斯”-K導航衛星，提升衛星導航能力，欲與美國GPS試比高。
導航衛星在軍事領域扮演越來越重要的角色，在現在戰爭中，導彈、制導炸彈、武器平臺甚至單兵都需要導航衛星的支援，有了導航衛星的加持，精確制導彈藥命中精度更高，平臺或人員可以更好地知道自己在哪裡。
起起伏伏的“格洛納斯”
1957年10月，蘇聯發射了人類第一顆人造衛星“斯普特尼克1號”，正式拉開了進軍太空的序幕，也開啟了人類依靠衛星進行導航的時代。在觀測這顆衛星過程中，美國霍普斯金應用物理實驗室科學家發現衛星運動引起的多普勒頻移效應，斷言可以用來實現衛星導航。於是後來在60年代美國實施了“子午儀”衛星導航系統，並取得了成功。
冷戰期間，蘇聯和美國之間的軍備競賽都是你有我也要有，最好是我有你無。美國發射導航衛星後，作為回應，蘇聯在1963年啟動了“齊克隆”（Tsiklon）低軌道衛星導航系統，主要服務於海軍水面艦艇和潛艇。1967年蘇聯成功發射了 “齊克隆”系統的第一顆衛星，至1978年蘇聯共發射了29顆試驗導航衛星。從1974年起，蘇聯開始又發射“旋風”導航衛星系統。
“旋風”系統的衛星執行在1000千米的圓形軌道上，能提供大約100米的精度。“旋風”系統最初是軍用系統，但後來廣泛用於蘇聯/俄羅斯民用船隻的導航。蘇聯解體後，在2003年之前，俄羅斯每年發射一顆這類衛星，以保證系統的正常運轉。
無論是“齊克隆”還是“旋風”系統，都是依據多普勒原理，屬於第一代導航系統（美國“子午儀”系統也是第一代導航系統），定位精度不高，加上衛星數量較少，使用者接收訊號耗時很長，滿足不了使用者實時定位的需求。在這種情況下，美蘇都不約而同開始第二代導航系統，蘇聯研製了“格洛納斯”（GLONASS），而美國組建了GPS系統。
“格洛納斯”-M衛星整體水平與國際先進水平還有一些差距。
1982年，蘇聯發射了第一顆“格洛納斯”導航衛星，開始組建第二代衛星導航系統，與美國類似，該系統包括部署在19000千米的半同步軌道，由空間段、控制段和使用者段組成。與GPS系統不同的是“格洛納斯”系統包括24顆部署在3個軌道面上，而美國的GPS是4個軌道面。此外，“格洛納斯”系統採用分頻多重進接調製方式（即把相同的偽隨機碼調製到不同頻率的載波上），而美國GPS系統採用偽隨機碼來區分衛星分碼多重進接的調製方式。
“格洛納斯”系統的衛星從1982年開始部署，到1989年，蘇聯發射了35顆試驗星和定型衛星，具備初始作戰能力。蘇聯解體後，俄羅斯經濟一蹶不振，“格洛納斯”系統遭遇了管理不善以及資金缺乏的問題，加上衛星壽命短，普遍只有3年，俄羅斯政府幾次商業化嘗試“格洛納斯”系統也沒有獲得成功。因此，很長一段時間，“格洛納斯”系統處於半癱瘓狀態，雖然系統處於運轉中，但工作衛星的數目很少高於10顆，系統提供導航資訊精度的能力非常有限。
此外，“格洛納斯”終端裝備的發展也嚴重滯後，不僅技術落後而且數量也少，這使得俄羅斯軍方以及民用客戶難以有效利用“格洛納斯”提供的資料。在第一次車臣戰爭中，俄羅斯國防部只能購買美國GPS裝置，滿足軍方需求，甚至出現空軍飛行員自費購買GPS裝置的現象。
加緊構建新“格洛納斯”系統
進入21世紀，政治強人普京上臺，加上原材料國際價格的上漲，俄羅斯經濟發展迅速，腰包漸鼓的俄羅斯也有了更多資金髮展航天，重振“格洛納斯”系統計劃在2002年啟動。
2004年起，俄羅斯開始發射改進型導航衛星“格洛納斯”-M衛星，該衛星設計壽命從3年延長到7~8年，具有更好的訊號特性，並且具備星間鏈路功能。第一顆“格洛納斯”-M衛星於2004年12月發射。至2007年底，衛星星座中有14顆衛星是“格洛納斯”-M衛星，到2011年10月，“格洛納斯”系統已經擁有滿足工作需求的24顆衛星。
但即使是2003年開始投入使用的“格洛納斯”-M衛星，總體效能上還存在短板。 比如衛星採用密封式設計，衛星主體是個密封的艙體，這也是俄羅斯面對自己電子工業等諸多精密工業基礎薄弱的應對之策，而新型導航國家衛星是非密封式的，所有載荷裝置都在真空中工作，簡化了衛星的總體設計，而且壽命等指標也都更為出色。 而且分頻多重進接的設計導致導航終端相容格洛納斯訊號代價更大,而新出現的“伽利略”和北斗系統都採用分碼多重進接設計,這導致“格洛納斯”在國際民用市場競爭中處於劣勢。
為了迎頭趕上國際先進水平，“格洛納斯”-M衛星研製成功後，俄羅斯又馬不停蹄地研製“格洛納斯”-K衛星，該衛星採用新的衛星平臺——“快車”-1000，採用了新型原子鐘，定位精度更高，並且增加了分碼多重進接設計。此外，衛星的壽命更長（在軌壽命延長至10年），可靠性也更高。
2011年，“格洛納斯”-K衛星首顆試驗星發射升空，但很長一段時間沒有批次發射，主要是因為西方制裁，部分此前從西方進口的零部件只能靠國內解決。2020年10月25日，俄羅斯成功發射第三顆“格洛納斯”-K衛星，計劃2021至2023年繼續發射8顆該系列衛星。同步研製“格洛納斯”-K2衛星原計劃2021年開始發射，2030完成新一代衛星部署。但受疫情和技術等原因的影響，發射也推遲。
未來，隨著”格洛納”-K衛星數量的增加，俄羅斯衛星導航能力將進一步提升。
去年11月，在成都舉行的第十一屆中國衛星導航年會上，來自俄羅斯國家航天集團公司“格洛納斯”系統部的巴依吉爾金娜女士透過影片電話的形式在大會表示，俄羅斯新一代“格洛納斯”-K衛星和“格洛納斯”-K2衛星具有可發射的導航通道數量多（分別為5個、7個和9個）、使用壽命長（分別為7年、10年）的特點。同時“格洛納斯”-K衛星在抗干擾和PNT（定位，導航，授時）技術上都得到了長足的進步，新一代的“格洛納斯”-K衛星星還會在5G技術上做一些探索。巴依吉爾金娜還表示，他們更新一代的“格洛納斯” -K2衛星預計在2023年擇機發射。
為了提升“格洛納斯”的導航能力，其開始構建混合星座，強化區域能力。計劃增加IGSO和GEO衛星，實現雙頻多星座區域增強。據稱，2025年前，俄羅斯計劃發射6顆IGSO軌道的“格洛納斯”-B衛星，播發3個頻點民用CDMA訊號，東半球服務效能提高25%，“格洛納斯”-B衛星和“格洛納斯”-K2衛星衛星還將增加精密單點定位（PPP）服務能力。在地面段，俄羅斯將大幅增加地面站的數量，進一步提高定位精度。
在抗干擾能力方面，俄羅斯規劃了未來10年接收機抗干擾/抗欺騙能力提升路線圖，更加註重接收機的抗干擾/抗欺騙能力，以專用接收機為例，從2020年到2030年，抗干擾能力從40dB提升到90dB，抗欺騙成功率從0提升至100%。
目前，“格洛納斯”衛星導航系統包含27顆衛星，其中包括“格洛納斯 - M”24 顆，3“格洛納斯”- K，可確保覆蓋全球，特殊使用者定位精度在1米左右，民用使用者在5米左右。雖然與最新GPS衛星還有差距，但基本滿足俄羅斯國內國防和民用的需求。由於定位精度提升，可靠性提高，這幾年我們也看到俄羅斯推出了多種衛星制導的炸彈，複合制導的導彈也開始增加衛星制導作為中繼制導。
根據俄羅斯規劃，為確保2030年後“格洛納斯”系統導航精度、可用性和完整性水平的要求，“格洛納斯”系統精度將在2030年後提高到0.1米的水平，與GPS相當。
責任編輯：謝瑞強 圖片編輯：蔣立冬
校對：欒夢
