曹沖：30年或者50年后衛(wèi)星導航是什么模樣？

現(xiàn)在是信息爆炸和知識爆炸時代，與上世紀相比，信息數(shù)量增長不可同日而語，現(xiàn)在是兩年就翻一番。技術進步的速度有點突飛猛進的味道。所以，這個問題，不是那個輕而易舉地能夠回答清楚的。 10多年前，在論證北斗區(qū)域和全球系統(tǒng)的時候，我就說過，衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)的生命周期，至少還有50年。這是因為恁大的一個系統(tǒng)，其建設周期要十幾年，甚至二十余年。投入資金通常要一百多億美元，每年的運營維持費，一般需要10多億美元。關鍵是這樣的高技術系統(tǒng)，它所提供的時空參量信息，既是信息服務的重要內(nèi)容，又是信息服務的工具手段，是實現(xiàn)智能化信息服務的關鍵要素。衛(wèi)星導航系統(tǒng)利用數(shù)十顆衛(wèi)星，便能夠?qū)崿F(xiàn)全球化覆蓋，全天候服務，實時性操作，高精度定位、導航、授時，這是其它手段難于達到的高科技目標，是重大關鍵技術先進性、引領性作用的明顯體現(xiàn)。 最近，許多人已經(jīng)關心2020年后，北斗/GNSS系統(tǒng)會出現(xiàn)什么樣的演變進程，泛在定位、導航、授時的發(fā)展會讓衛(wèi)星導航進入什么樣的狀態(tài)？導航與通信的融合會真正的走到一起嗎？30年或者50年后，衛(wèi)星導航又是什么模樣？這些問題，看上去似乎很遙遠，實質(zhì)上是非常現(xiàn)實的事情。導航與通信在某種程度上而言，是個孿生兄弟，已經(jīng)走到一起，而且其發(fā)展形勢也業(yè)已箭在弦上。智能手機中的芯片，已經(jīng)將兩者進行一體化設計，成為行業(yè)的一種流行風尚。

 圖1. 648顆衛(wèi)星組成的ONE WEBB星座圖2. 4000余顆衛(wèi)星組成的SpaceX星鏈星座 近年來，低軌通信衛(wèi)星熱鬧非凡，從二代銥星開始，出現(xiàn)One Webb衛(wèi)星系統(tǒng)，一下子就要發(fā)648顆衛(wèi)星上天，以期形成經(jīng)濟實惠的全球接入的天基互聯(lián)網(wǎng)，2018年10顆衛(wèi)星升空，在2022-2027年間完成系統(tǒng)布設，逐步提供服務（如圖1）。圖2所示，是Space X的星鏈（Starlink）星座的示意圖，該星座有4000多顆衛(wèi)星組成，其目的是建立全球?qū)拵Щヂ?lián)網(wǎng)。除開這兩種全球衛(wèi)星通信網(wǎng)設想，現(xiàn)在已經(jīng)形形色色方案成風，讓人目不暇接。國內(nèi)在商業(yè)航天的口號聲中，也有若干個星座在策劃規(guī)范和部署實施。所有的星座，多多少少均把衛(wèi)星導航捎帶上，但是也都是羞羞答答，沒有正面出擊，而是以增強的概念說事，這里有一點是靠譜的，因為GNSS存在的脆弱性難題，需要增強系統(tǒng)支持，需要確保GNSS服務的完好性，估計2023年GNSS接收機的高級自主完好性監(jiān)測（ARAIM），可以達到商用化程度，低軌星座可以作為星基增強系統(tǒng)（SBAS）加以應用，中地球軌道的GNSS與低地球軌道的通信衛(wèi)星（定位）信號的組合，可以解決精密單點定位（PPP）中的整周多義性求解難題，能夠大大縮短信號處理過程中的收斂時間，使得PPP基本上達到可以實時動態(tài)應用的水平。這對于發(fā)展包括無人機、無人船和無人駕駛汽車在內(nèi)的無人系統(tǒng)，顯然是一種重大福音。當然，第二代，或者第三代SBAS的推廣應用，其最大的受益者是航空，有人提出問題是2035年后，SBAS是不是還會那么吃香！目前看來，誰也無法回答清楚這樣的問題。但是，這實質(zhì)上是對于現(xiàn)如今那么多低軌衛(wèi)星能夠發(fā)揮增強作用的一種質(zhì)疑。 天上的衛(wèi)星通信系統(tǒng)那么熱鬧，但是其作用與地面的5G系統(tǒng)的部署實施相比，那就天上、地下會來個大翻個兒。5G在某種程度上說是真正意義上的一場移動革命，它體現(xiàn)了導航與通信的融合，帶來了許多新的關鍵使命型服務和定位應用。在主要目標中，其中可找到使用毫米波和小型蜂窩的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和超快速增強型移動寬帶。在許許多多新興應用中，我們將可能看到GNSS / 5G的雜交和混搭，或者說是融合發(fā)展。 在天基地基融合、通信與導航融合中，我們更進一步地看到，商業(yè)航天的未來，現(xiàn)在已經(jīng)是商業(yè)和民營資本進入航天的時代，產(chǎn)生了一個所謂新航天時代，會讓人們更加多快好省地應用航天技術，為大眾、為國民經(jīng)濟服務。當然，要求不能一哄而上和一哄而散，不僅僅是停留在炒作概念上，更不是滿臉長牙，單靠一張嘴，而是腳踏實地地把事業(yè)真正做成實事，做成產(chǎn)業(yè)，造福社會與人類。