2017年國外導航衛星發展綜述

2017年，國外共進行6次導航衛星發射活動，成功5次，失敗1次，成功發射導航衛星8顆，失敗1顆。其中，歐洲1次，成功發射「伽利略-全運行能力」（Galileo-FOC）衛星4顆；俄羅斯1次，成功發射格洛納斯－M（GLONASS－M）衛星1顆；日本3次，成功發射「准天頂衛星系統」（QZSS）3顆；印度1次，發射「印度區域導航衛星系統」（IRNSS）衛星1顆，因整流罩未分離造成發射失敗。截至2017年12月31日，國外在軌運行導航衛星91顆。在軌運行並提供導航服務的衛星71顆，其中，美國「全球定位系統」（GPS）31顆，俄羅斯GLONASS系統24顆，歐洲Galileo系統15顆，日本QZSS系統1顆（主要提供GPS增強服務）。

美 國

GPS系統正在實施現代化計劃，目前GPS系統已經全面具備自主導航能力，其空間段已經初步具備了播發M碼軍用信號、L2C和L5民用信號和星上信號功率可調能力。美國空軍正在研發具有在軌可重新編程與信號重構能力、高速星間星地鏈路能力和點波束增強能力的系統。GPS新一代OCX系統的研發已完成支持發射、在軌檢查（即OCX Block0）部分，計劃於2018年初完成部署，以支持首顆GPS－3衛星的發射。

OCX系統的發展再次遭遇拖延與經費超支。雖然雷神公司（Raytheon）按新的計劃於2017年完成了OCX Block0的交付，但7月美國空軍宣布消息稱「OCX的研發、部署將再拖延9個月，研發經費也將達到60億美元」，即OCX Block1和2的部署將推遲至2021年9－10月，甚至可能更晚。

2017年，GPS系統研發的主要進展包括三個方面，其一，首顆GPS－3衛星成功交付美國空軍，計劃於2018年初發射，標誌著GPS現代化計划進入最後階段；其二，OCX Block0成功交付給美國空軍導航與航天系統中心，使GPS的OCX系統具備了GPS－3衛星的發射、在軌檢查與測試能力；第三，哈斯公司（Harris Corporation）完成了GPS－3衛星關鍵導航有效載荷—全數字化任務數據單元（MDU）的工程樣機的研發，實現了GPS全數字化有效載荷關鍵技術的最後突破。全數字化有效載荷技術和在軌可重新編程技術將應用於GPS－3B衛星（第11顆GPS－3衛星及後續衛星），實現導航信號的可重新生成與功率可調，使GPS系統具有更強大的導航戰能力，並計劃於2018年授出首顆GPS－3B衛星的研發合同。

按照當前的計劃，2018年將發射2顆GPS－3衛星，此後計劃以每年約2顆的速度進行發射，2033年左右完成全部由GPS－3衛星組成的空間星座的部署。屆時，L1C互操作信號、星上信號功率可調等將全面投入運行，實現新的V頻段星間和星地鏈路、在軌可編程與信號重構等。

歐 洲

截至2017年12月，ESA已經完成了26顆Galileo衛星的部署，包括4顆「伽利略-在軌驗證」（Galileo-IOV）衛星和18顆Galileo-FOC衛星，其中提供定位、導航與授時服務的衛星15顆，顆Galileo-IOV衛星因電源故障已經無法工作；2顆Galileo-FOC衛星因運載火箭問題沒能進入預定軌道，在抬高了近地點後，2顆衛星處於17200km×25900km、傾角49°的軌道，軌道重複周期20天，與軌道高度23600km、軌道傾角56°、軌道重複周期10天的名義軌道存在較大差距。按照歐洲全球導航衛星系統管理局（GSA）發布的Galileo系統初始運行狀態信息，上述2顆衛星處於試驗狀態，不能提供導航服務。

2017年發生2件對Galileo系統未來發展具有重要影響的事件，其一是2017年1月爆發的Galileo星載原子鐘大面積故障，其二是英國的脫歐。2017年1月底，國外媒體率先披露了Galileo系統在軌運行的18顆衛星的72部星載原子鐘中的9部（包括3部銣鍾、6部氫鍾）發生故障，18顆衛星中的5顆衛星分別損失了1部或2部星上原子鐘。雖然ESA相信已經找到了故障的原因（銣鍾故障因短路引起，氫鍾故障源於長時間冷備份），問題得到了解決，並於2017年又簽署了12顆Galileo-FOC衛星的採購合同，但其解決方案是否有效仍需要時間的檢驗。

英國的脫歐在給歐盟未來發展帶來不確定性的同時，也給Galileo系統的未來發展帶來了不確定性。公私夥伴關係發展模式終結後，Galileo系統的發展完全由歐盟的公共資金支持，作為歐盟最具影響力的3個大國（英國、法國、德國）之一，英國的脫歐必將削弱歐盟的政治影響力與整體的經濟實力，削弱歐盟支撐Galileo系統維持與發展的能力。如果英國脫歐產生連鎖性反應，甚至有可能使歐盟走向解體與終結，這種結果的出現對歐盟與Galileo系統都將是災難性的。2017年4月，歐盟為Galileo系統相關協議增加了新的條款。該條款要求：當供應商所在國不再是歐盟成員國時，歐洲可具有單方面的合同解除權，且並不因此產生違約金。而且要求退出合同的供應商支付尋找替代者產生的費用，這是符合歐盟與ESA經費返還原則的，此條款不但將對英國航天工業的發展產生巨大影響，使有效載荷承包商英國薩瑞衛星技術公司成為直接受害者，同時也將對Galileo衛星的研發產生不利影響。

俄羅斯

截至2017年12月底，俄羅斯在軌導航衛星25顆，即GLONASS－M衛星23顆，GLONASS－K1衛星2顆，提供定位、導航與授時服務的衛星24顆，其中GLONASS－M衛星23顆，GLONASS－K衛星1顆。

2017年，俄羅斯進行了1次GLONASS衛星發射，成功發射了1顆GLONASS－M衛星，保證了GLONASS系統運行與服務的穩定。從GLONASS系統星座維持與更新的情況看，GLONASS衛星的可行性與在軌工作壽命得到了較好地改善，在2016年、2017年僅發射3顆GLONASS的條件下，仍然保持了GLONASS系統的穩定，對GLONASS系統的維持與發展具有非常重要的意義。最近幾年，GLONASS系統工作衛星的數量一般保持在23顆或24顆，提升了GLONASS系統在多系統並存格局下全球衛星導航領域，特別是衛星導航應用領域的影響力。

日 本

2017年，日本加快了QZSS系統的部署步伐，成功進行了3次QZSS衛星的發射，發射了2顆傾斜地球同步衛星軌道（IGSO）衛星、1顆地球靜止軌道（GEO）衛星，提前完成了QZSS系統第一階段的部署，並計劃於2018年初投入初始運行。按2015年日本新的航天基本計劃，QZSS系統的部署分2個階段進行：第一階段，於2018年前完成由1顆GEO軌道衛星＋3顆IGSO軌道衛星組成的空間星座部署；第二階段，2023年前完成7顆衛星組成的QZSS系統的部署，並投入運行。

截至2017年底，QZSS系統星座在軌衛星4顆，其中3顆IGSO軌道衛星、1顆GEO軌道衛星。

印 度

2017年，印度IRNSS系統的發展遭遇了2次重大挫折。首先，2017年1月底，在媒體披露Galileo系統星載原子鐘故障事件後，印度空間研究組織（ISRO）宣布IRNSS系統首顆衛星的3部原子鐘發生故障；2017年6月，印度媒體再次披露IRNSS系統又有4部原子鐘發生無法解釋的故障。至此，在IRNSS系統衛星裝備的全部21部星鍾中，已有7部發生了故障。第二，為替換3部星載原子鐘全部發生故障的首顆IRNSS衛星，2017年8月31日印度發射了第8顆IRNSS衛星（IRNSS－1H），但是由於整流罩未能正常分離，衛星發射失敗。

發展趨勢（略）

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來源：《國際太空》2018年第2期

「2017年全球航天活動」回顧專題

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