印度首颗导航卫星升空雄心壮志追逐航天梦

当地时间7月1日，印度区域卫星导航系统（IRNSS）的首颗导航卫星发射升空。根据印度空间研究组织的设计方案，印度计划建成一个拥有7颗卫星的IRNSS星座，这7颗在轨导航卫星将在2015年前后完成组网，将为印度及其边境周边1500千米范围内的用户提供精确定位、导航及授时服务。

多管齐下发展导航卫星，7年研发首星成功发射

印度当地时间7月1日晚，印度在斯里赫里戈达发射场使用PSLV-XL火箭发射了该国第一颗导航卫星IRNSS-1A，卫星重达1425千克，寿命10年。印度空间研究组织的官员指出，这标志印度进入一个空间应用的新时代。IRNSS-1A卫星发射后，将在轨进行3～4个月的试验。

2006年7月4日，印度空间研究组织宣布筹划研发本国卫星导航系统—IRNSS系统，要求该系统能为印度全境及其周边1500千米范围内的区域提供导航定位服务，定位精度在10米以内。根据设计，IRNSS系统的卫星全时段可见，实时为用户广播卫星钟差改正参数、电离层延迟误差参数和相应的完好性信息，并为印度政府特许的用户提供相应服务。此外，该系统不但可以提供标准定位、精密定位等导航定位业务，还将提供对地监测、远程通信、信息传输、灾情评估和公共安全等业务。

2007年9月，时任印度空间研究组织主席的玛达万·奈尔在国际空间大会上公开宣布，印度计划在未来6年内陆续发射7颗导航卫星，具体步骤为：2010年发射IRNSS系统的首颗卫星；2011年前再发射2颗卫星，初步完成导航星座的最小组合；2012年前，将7 颗导航卫星部署完毕，系统投入运行。

第一颗区域导航卫星IRNSS-1A，原定于今年5月底使用印度国产的极轨卫星运载火箭PSLV-C20发射升空。但在发射场组装第二级火箭时，科学家发现运载火箭制动器存在问题，故卫星发射时间被推迟两周至6月12日。印度太空研究组织的一位官员介绍说，因运载火箭的制动器问题未能得到解决，科学家被迫更换了存在缺陷的部件。6月12日，这颗卫星仍然未能顺利发射，发射时间被再次改为7月1日晚。

印度在导航定位卫星系统研发领域实行多管齐下的策略：其一，通过“GPS辅助型静地轨道增强导航”（GAGAN）计划，提供参考信号来提高印度使用美国GPS服务的精度；其二，与俄罗斯签署的《关于和平利用俄全球导航卫星系统的长期合作协议》中指出，在联合发射18颗导航卫星发展“格洛纳斯”系统的过程中，印度将承担其中6颗卫星的发射任务，并按协议建造这6颗卫星中的3颗；其三，计划参与欧洲“伽利略”卫星导航系统项目，共同研发地面系统以便在航空方面加以利用。

GAGAN计划的目标是建立基于卫星的增强系统，为印度及周边地区提供精确导航，同时为IRNSS系统的实施提供初始数据及构建模型。GAGAN计划的空间信号覆盖整个印度大陆，能为用户提供GPS信息和差分改正信息，用于改善印度机场和航空应用的GPS定位精度和可靠性，也属于GPS星基增强系统。具体而言，GAGAN计划旨在实现与美国广域增强系统，欧盟“伽利略”和日本基于多功能运输卫星的GPS增强系统的完全兼容；加强国际合作，在境外增建地面监测站；空间信号覆盖区扩展到东南亚和亚太地区；尽快完善GAGAN计划，为印度IRNSS系统的研制提供技术储备。

但是，印度参与美俄欧导航定位系统的建设，存在受制于人的问题，非常时期有关国家很可能会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，使印度的利益受损。有鉴于此，印度政府决定在未来5～6年的时间里投资160亿卢比（1美元约合45卢比），建设自己的卫星导航和定位系统。一旦这套系统建设成功，印度将成为世界上为数不多的拥有自主卫星导航和定位能力的国家之一。

总体能力有限，关键技术仍有差距

天地结合系统结构完整。IRNSS系统的天基星座由7颗卫星组成。其中3颗卫星将部署在地球静止轨道上，分别位于34度（E）、83度（E）、132度（E），另外4颗将部署在倾角为29度的倾斜地球同步轨道上。该系统设计覆盖范围为40度（E）～140度（E）和40度（N）～40度（S），包括印度次大陆及印度洋等区域。

除天基星座外，IRNSS系统还包括一个主控中心和一些负责卫星跟踪、控制的地面设施，以确保系统的完整性。地面段包括空间卫星控制中心、监测站、测控注入站、时间中心、CDMA测距站、激光测距站、导航控制中心和数据链路。其中，空间卫星控制中心主要负责对空间卫星正常工作的管理、控制和维护；监测站的主要功能为接收卫星数据，同时对测距值进行修正，并将原始数据和测距修正值传送到导航控制中心；导航控制中心的主要功能为计算卫星星历、卫星钟差改正数、电离层误差改正数以及相应的完好性信息，并将计算结果传送给上行注入站，然后通过卫星广播给用户；CDMA测距站和激光测距站负责采集IRNSS系统的卫星测距信息，并进行修正后传送到导航控制中心。

用户段主要包括特殊设计的单频用户接收机和双频用户接收机，所有接收机除接收IRNSS系统的信号外，还可以接收空间中其他定位导航系统的信号（如GPS、“格洛纳斯”等），并且能对在轨卫星进行连续跟踪。

系统频率自主。IRNSS系统将向用户提供24×7的全天候精确实时定位、导航和授时服务，具体包括两类：向普通民众提供标准定位服务，向特殊授权用户提供限定服务。

印度IRNSS系统卫星设计质量约1.4吨，使用寿命9年以上（地球静止轨道卫星9.4年，倾斜地球同步轨道卫星11年）。IRNSS系统卫星采用3频段载波：C频段、S频段和L频段。C频段主要用于测控，S频段和L频段主要用于导航定位服务。其中，标准定位服务和精密定位服务调制在S频段和L频段的L5频率上，政府特许用户服务信息仅调制在L5频率上。处于S频段（2～4吉赫）的导航信号由卫星上的相控阵天线发射，以确保实现设计中规定的覆盖区域和信号强度。

除了与GPS一样的L频段，LRNSS系统还分布在S和L频段，频率范围更广，可以为印度军方等特许用户提供加密或更高精度的服务，在保持高度兼容性的同时保留了自主频率，保留了独立使用权。

部分关键技术受制于人。由于印度国防基础能力有限，IRNSS系统的启用可以赋予印度一定的定位能力，但其诸多关键技术仍依赖于其他国家，包括原子时标准、地面站和主控制中心的建设、按DO-178B标准编制的导航软件、用户接收器、时间转换技术等都有待完成技术攻关。尤其在关键的微型精确定位载荷的研制上，印度依然需要仰赖与美俄欧的国际合作。如果印度在这一卫星导航核心技术上无法自主突破，IRNSS系统将是一座不设防的“城市”，在军事领域的战略意义会荡然无存。例如，印度目前尚无法生产作为卫星定位关键技术和部件的星载原子钟。为此，印度2008年9月授予法国公司一项400万欧元的合同，要求为IRNSS系统提供铷原子钟。2009年7月，印度与美国签署3个有关国防、航天与核技术合作的协议，但由于转让核心技术被限，印度只能获得过时的技术，无法在导航精度等方面进入世界一流行列。

覆盖区域有限。IRNSS系统的主要目的是降低过分依赖GPS卫星导航系统可能存在的风险，它不仅能提供GPS差分完好性信息，还可提供IRNSS系统本身的卫星导航定位信息和差分完好性信息，即不依靠GPS也可为印度本土用户提供独立的导航定位服务，但范围主要限定在印度次大陆及印度洋等地。印度政府表示，7颗导航卫星是实现印度次大陆服务的最低数目。

从目前发展情况来看，印度IRNSS系统很可能会赶在欧洲“伽利略”系统之前，成为继GPS、“格洛纳斯”、“北斗”卫星定位系统之后第四个投入应用的卫星定位系统。就其覆盖范围和技术水平而言，印度IRNSS系统同中国的“北斗”卫星导航系统均是一种可向全球拓展的区域卫星导航系统。不过，“北斗”去年就已实现对亚太地区提供服务。从这个角度而言，“北斗”至少领先IRNSS系统5～10年。

防止关键能力受制于人，提升印军精确打击能力

卫星导航影响战争胜负。从第一次海湾战争期间美军首次正式将全球卫星导航定位系统用于实战并取得良好效果以来，卫星导航定位系统在军事方面的应用越来越深入，已经成为影响战争胜负的重要空间力量。

以巡航导弹的制导方式为例，过去美国的“战斧”巡航导弹使用地形匹配技术进行制导。这种制导模式的巡航导弹在发射前要对被攻击目标以及沿途经过的地形地物特征进行卫星或航空拍摄，在地形匹配飞行区域内选出一条合适的飞行路线，并在多个匹配区域内预先侦测地形高度并绘制出数字地形图，将卫星拍摄的照片放大成与巡航导弹飞行高度相对应的图像，然后把上述资料编成相应软件存入弹上计算机。这两项工作量大而繁琐，导弹发射的准备时间长达几十个小时。现在，美国“战斧”巡航导弹已经改用GPS作为中制导方式，不仅将导弹发射的准备时间缩短到几十分钟，而且可在恶劣或干扰条件下精确地制导导弹，并保证导弹在没有任何地形信息的情况下正确飞行，从而真正实现导弹的“发射后不管”。

有效提升精确打击能力。目前，美军的巡航导弹、机载炸弹等精确制导武器大都采用先进的GPS制导方式。与之相比，印度现役的“烈火”系列中的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。而印度战机的导航也不得不使用地面雷达导航。2009年1月，印度最新型的“布拉莫斯”-2导弹的GPS定位系统在关键时刻没有搜索到信号，导致导弹偏离目标约2千米。印度科研人员声称，“布拉莫斯”的卫星导航接收机没能在弹载计算机与美国GPS卫星之间建立连接，使导弹无法在多目标环境中击中特定目标。

国外卫星导航系统的不可靠问题已经成为印度武器装备现代化的重要障碍，也是印度积极发展自主卫星导航系统的重要原因之一。印度不想在卫星定位导航系统方面受制于人，才投入极大精力来开发自己的系统。作为印度自行建造的卫星导航系统，IRNSS系统的建设

不仅能够让“大地”、“烈火”等弹道导弹以及“布拉莫斯”巡航导弹打得更准，还可以为其主战坦克、战斗机以及水面舰艇提供稳定的定位和导航服务，全面提升印度陆海空三军的作战能力，大幅提升印度军方进行远程精确打击的能力。所以，印度必然要把全球卫星定位系统的优势掌握在自己手中。

积极谋求大国地位，加快进军太空步伐

“印度以它现在所处的地位，是不能在世界上扮演二等角色的，要么就做一个有声有色的大国，要么就销声匿迹。”印度开国总理贾瓦哈拉尔·尼赫鲁的这句名言时至今日，仍是印度人耳熟能详的名句。印度深知，想成为大国，仅凭靓丽的经济成绩单是远远不够的，必须实现各方面综合国力的提升。鉴于此，印度寻求在诸多领域发力。作为大国象征之一的航天技术，是印度的重点发展领域。经过40多年的努力，印度在人造卫星、运载火箭等航天领域取得了举世瞩目的成果。从成功发射第一颗卫星“阿里亚巴塔”到2008年的“一箭十星”，从第一枚火箭“罗西尼”到圆满完成任务的四级运载火箭，印度正一步一个脚印地将航天大国梦变为现实。近几年来，印度在空间技术领域的进步令人瞩目，迄今为止已先后发射过各类卫星20多颗，建立起较完备的卫星应用体系，空间技术水平取得较大进展。

遥感卫星作为印度空间力量发展的重中之重，尤其是光学遥感卫星领域，取得了远超于印度工业平均水平的成果，是印度航天业的亮点。印度现有的遥感卫星系统包括“制图星”、“资源星”、“雷达成像卫星”等共计12颗，已建立起多种分辨率相结合的卫星遥感系统，形成了低、中、高不同分辨率等级的遥感卫星系列。2012年4月，印度发射首颗自主研制的雷达成像卫星，其星载C波段合成孔径雷达能够全天时、全天候对地成像，分辨率可达1米，标志印度进入有能力制造和发射雷达成像卫星的世界先进行列。近期，印度正在大力发展INSAT-3D卫星和SARAL卫星：INSAT-3D卫星上载有6通道成像仪、包含数据中继转发器的19通道发声器；SARAL卫星搭载有Ka波段高度计，星上的多普勒轨道测定和无线电定位能够精确确定轨道位置。

结 语

当前，世界许多国家都在开发卫星导航定位系统，其中最为成熟的主要是美国的GPS系统和俄罗斯的“格洛纳斯”系统，中国的“北斗”和欧洲的“伽利略”计划正在实施过程中。此外，日本也计划投入2000亿日元，建立由3颗卫星组成的“准天顶”卫星系统。

按照印度的计划，IRNSS系统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。在印度空间研究组织预计发射的7颗国产地球同步轨道导航卫星中，计划在南北极上空各发2颗，在地球中部近赤道的上方发射3颗导航，从而实现全天候覆盖印度及其周边约1500千米范围的较为精确的卫星定位、导航和授时服务。第二步则是从区域卫星导航系统向印度版“全球卫星定位系统”迈进。据悉，印度计划在2015年前后初步建成IRNSS系统后，将再发射约10颗导航卫星，最终形成印度版“全球卫星定位系统”。

可以预见，印度一旦建成自己的卫星定位导航系统，不仅将改变过去在定位、导航方面依赖于他国的被动局面，而且对于提高印军武器装备的机动性、反应速度和远程精确打击能力等都具有十分重要的意义。