中共北斗衛星計畫的發展與潛藏威脅

 

 

中共航太科技集團(CASTC)於2009年4月成功發射第2枚「北斗二號」導航衛星,該集團於稍早前更對外宣布,將在2009、2010兩年發射10顆左右的導航衛星,預計在2015年完成覆蓋全球的「北斗二號」衛星導航定位系統建構。 

一、各國衛星導航系統

(一)美國:全球定位系統(GPS)為1970年代美軍所開發的衛星導航定位系統,所以最初目的為軍事用途。GPS由三大部分所組成:地面控制部分,包含控制站、控制天線與通訊輔助系統;太空部分,包括24枚衛星,以12個小時環繞地球一圈的速度,在離地面2萬公里的6個軌道上運轉,軌道傾角為55度;用戶端部分,主要由GPS接收機和衛星天線組成。

隨著冷戰的結束,美國在不影響國家安全的前提下,於2000年取消民用GPS 的SA干擾限制,使得民用與軍用GPS精度皆為10公尺。面對其他國家衛星定位系統的挑戰,美國將在2013年之前將發射第3代的GPS衛星,藉由增加GPS的精度與衛星數量,以提升市場競爭力。

(二)俄羅斯:俄羅斯於1976年發展與GPS相抗衡的格洛納斯(GLONASS)衛星導航系統,系統架構與美國GPS相似,由地面控制、太空衛星與用戶端3個部分所組成。不過這兩套系統仍有諸多相異之處,GLONASS系統採用「頻分多址」方式來區分不同衛星,也就是每顆衛星發送不同的L頻載波來加以區分。而GPS則是採取「碼分多址」來區分衛星。另外,GLONASS衛星分布在離地面的1萬9千公里的3個軌道上,形成的軌道傾角,皆與GPS有所不同。

GLONASS理應要18顆衛星涵蓋全俄羅斯、24顆衛星涵蓋全球,才能維持運作,然而礙於衛星壽命與俄羅斯在90年代遭逢嚴重經濟危機,使得俄國缺乏經費發射新的衛星升空,導致GLONASS長期只有8顆衛星維持實際運作,涵蓋面積不到俄羅斯國土的一半。為此,俄國航太局於2007年底發射新的GLONASS衛星升空,預計2010年能夠恢復24顆衛星運作的狀態。

(三)歐盟:為了擺脫對GPS的依賴、打破美國對衛星導航產業的壟斷,歐盟在1999年2月公布「伽利略」計畫,建立一個完全獨立於GPS與GLONASS的第2代衛星導航系統。伽利略系統由30顆衛星所組成,於離地面2萬4千公里的軌道上運行,定位精度小於1公尺。為了避免美國反彈,歐盟表示伽利略系統僅用於民用,同時也強調不干涉美國GPS的用途。

二、中共北斗衛星計畫

中共於1988年提出「2000年的中國軍事導航技術」研究報告,對建立衛星導航系統的可行性進行深入評估。中共的航太科學家認為透過2~3枚衛星即能提供船艦、航空器及飛彈精確地定位導航訊號。中共先後在2000年10月31日、12月21日、2003年5月5日發射3枚「北斗一號」衛星。

北斗一號衛星定位原理與美國GPS不同處,主要表現在兩個差異點上:北斗一號衛星定位終端為兼具接收與發送的「有源定位」,而GPS的定位終端僅具接收功能;北斗一號衛星的定位與速度解算需經過地面中心,而GPS的定位終端本身即具備解算能力。

(一)北斗一號不利於軍事應用:在定位過程中,北斗一號定位終端必須持續發送訊號,因而容易暴露使用者位置,反而不利於強調隱密性的軍事用途;北斗一號每完成一次定位須經由地面至衛星之間4次來回,每次來回需費時0.24秒,4次來回至少需費時0.96秒,因此僅能運用於車輛與船舶等慢速運動載具上,不能應用於戰機與飛彈等音速飛行載具上。

此外,北斗一號每小時最多僅容許200萬個用戶(每秒556個用戶),造成系統運用限制,極易受阻塞而無法發揮作用,同時一旦地面中心遭到攻擊而癱瘓,整個北斗導航系統將淪為無用武之地,因此無法大量應用於戰場上。

(二)北斗二號系統改善:中共在2006年公布的「航太白皮書」中宣示將建構新一代衛星導航系統。北斗二號導航定位系統由35顆衛星組成,首顆衛星已於2007年4月發射升空,2008、2009年再發射12顆衛星,組成亞太地區的衛星定位系統,預計2015年之前發射所有剩餘衛星,完成全球衛星定位系統的建構。

由於中共同時參與歐盟「伽利略」衛星計畫,因此一般認為北斗二號的部分尖端技術可能取自「伽利略」計畫。相較於北斗一號,北斗二號衛星定位系統的改進與特點為:

1.涵蓋範圍:北斗一號衛星涵蓋範圍為東經70度~140度,北緯5度~55度,大約是中國大陸本土與第一島鏈之內,北斗二號衛星涵蓋範圍達全球。

2.導航方式:北斗二號衛星的導航方式與美國的GPS相似,提供用戶快速、全天候、定位服務,而導航精度也能與民用GPS媲美。

3.通信能力:北斗二號衛星間具雙向短訊息的通信能力,最多能夠一次傳送120個字的中文訊息,這是其他衛星導航系統所欠缺的。

三、北斗衛星軍事用途

中共發展北斗衛星導航系統,在電信、水利、交通運輸、漁業等領域發揮了重要作用。去年的四川地震中,北斗衛星導航系統為共軍協助救災提供莫大幫助。然而在軍事應用上,北斗衛星導航系統更具意義。

(一)可獨立運作:儘管美國將GPS開放民間使用,但本質上仍是美國軍用系統,以軍事目的為優先,一旦美國察覺中共使用GPS將危害美國利益時,美國可能限制甚至禁止中共使用。因此,中共建立可獨力自主運用的衛星導航系統,可以避免在關鍵時刻受制於人。

(二)範圍涵蓋全球:隨著中共國家戰略的轉變,大幅增加國際軍事合作與境外進行軍事任務的機會,北斗二號衛星服務範圍涵蓋全球,將有助於共軍在海外從事軍事任務。

(三)提升武器精準度:北斗二號衛星系統的建構將大幅提升共軍武器的攻擊精準度。在1999年5月美軍誤炸南斯拉夫中共大使館事件中,中共獲得一顆未爆的「聯合直接攻擊彈藥」。中共便以這顆JDAM為基礎,進行衛星導引武器的研發工作。

JDAM為美軍在90年代中期研發的新一代空射武器,採用衛星定位與慣性導引系統,在25公里的投擲距離中,命中精度可達6公尺。相較於其他導引武器,JDAM具有技術簡單、成本低廉、射後不理等優點。近年來舉辦的國防展中,大量展示衛星導引武器與載具,顯示中共在軍用衛星導航技術上的研發成果斐然。隨著中共導航衛星技術日趨成熟,必然將提升武器的導引精度與遠距作戰能力。如此一來,不僅將嚴重威脅美軍在西太平洋的軍事部署,更將大幅提升對我「斬首戰」的能力,將對我國國家安全構成嚴重威脅。

由於衛星運行軌道高度離地面高達2萬公里,使得衛星回饋到地面的訊號極易受到環境與人為因素所干擾。在伊拉克戰爭中,伊軍就曾以俄製GPS干擾機挫敗美軍的行動,所以在面對中共日益增強的軍用導航衛星武器時,並非沒有反制之道。因此,我國在關注中共發展北斗衛星導航系統之際,更應建構有效的衛星定位干擾技術,以確保國家安全。

王崑義、呂炯昌/青年日報98年5月24日 第3版

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