奇异的卫星导航技术
导航可以说是一门古老的技术,人类在相当早的时期就已经运用。在天气晴朗的时候,利用天空的星星来测定船体的方位,以
判定航向,这可能是导航技术的最早应用。指南针的发明和使用,可说是海洋导航技术的一次革新。无线电导航技术的发明,是在19 世纪后才出现的事情。无线电导航克服了天气因素的影响,就其准确性和实用性而言,无疑具有革命性的意义,其影响一直延续到今天。然而,在荒漠或海洋没有无线电发射台的地方,航向偏移的问题仍有可能发生。
1957 年,苏联发射了第一颗人造地球卫星。之后,各种类型、用途的卫星不断升空。空间新技术的发展,使人们的目光重新投向天空,卫星导航的新思路由此产生。于是, 一些距离地球万里之遥的特制人造卫星开始围绕地球运转,同时发出信号。这种信号在地球上任何地方及任何气候条件下,都能用简单的仪器接收到。导航由此变得更加简单、准确。卫星导航的出现,是人类导航史上一次划时代的革命,对于航空事业的发展,其影响是不可估量的。专家们预言,卫星与计算机技术将在本世纪末对整个航空领域、航海领域及陆路交通产生革命性影响。这一预言已逐步被证实。
美国和前苏联都发展研制过卫星导航系统。它能准确地为在最偏远地区的飞机、轮船、巡航导弹和坦克准确导航。1991 年海湾战争中,美国第一次在战争中使用了全球
定位系统,成效非凡。如今这一系统不仅限于军事,而且更可广泛地运用于贸易船只、商用客机、竞技帆船,甚至地面交通、工业、农业、地质勘探等领域。一个能利用卫星定位的信息接收装置仅需 500 美元,这使得一些野外工作者也对此越来越感兴趣。看来, 到 21 世纪,全球卫星导航系统将会使其他导航方式显得多余。
卫星是实现卫星导航的关键。如果要想给出地面上任何一点的定位,就要在那儿找到三颗卫星,最好是四颗,因为卫星在特定的时间发射无线电信号,这些信号以光速传播,再经过计算机处理,就能计算出这一点离这颗卫星的距离,三颗卫星的信息就可以定出所要测定点的当前位置。这样,全球就需要 24 颗卫星同时运转。
在航空中,导航比定位更为重要。全球定位系统可延伸为全球卫星导航系统,通过这一系统,飞机在广阔的海洋或荒漠上空做长距离飞行的准确性大大提高,空中航道之间的距离也可以缩短。而定点,目前使用的只能作直线传播的雷达因地球弧度的影响,是不可能做到的。在具体操作时,由飞机测出方位通过通讯卫星传到地面控制中心,描绘出一幅“空间位置分布图”,然后引导、控制飞机的长途飞行。
卫星导航不仅可以大大提高长距离飞
行的准确性,同时还能节省数亿美元的费用。为了加速卫星导航系统技术的推广应用,美国已宣布免费提供为期 10 年的卫星导航服务。然而,要在短期内淘汰到目前仍在使用的无线电指向台、雷达装置等传统导航设施,并不是一件容易的事。毕竟没有人能够毫无保留、放心地依赖于一个由某国
(特别是像美国这样一个强权国家)政府操纵的系统。人们不能不担心,一旦出现非常时期,卫星导航信息会被系统拥有的国家所操纵,或者停止对民间开放。在卫星导航系统控制下的年代,对于一个依靠别国系统进行导航的国家,出现这种情况,无论对其军事还是民用航空来说,都将是一个灭顶之灾。因为民用航空需要一个每时每刻都能精确工作的全球系统,以保障乘客和飞机的安全。此外,美国今后也许会为卫星信号征收费用,而在系统为独家控制的情况下,收费的标准是无法预测的。
许多专家认为,将来还可以利用卫星导航系统进行全天候精确盲降,并且可在全世界任何一个机场做到这一点。这样就大大降低了系统设备费用,也避免了飞机在浓雾中或因事故干扰突然失去方向的可能性。
卫星导航系统的应用是多方面的,不仅航空,其他对安全要求不如飞机那么高的交通方式也将从中获益匪浅。利用它,汽车可
以准确无误地抵达目的地;游艇能将它作为确定航向的标准装置;联合收割机则可以测出每一米的收成情况,以确定下一年的施肥分布量。此外,土地平整机上装上全球定位接收器,能将地形测量数据精确到厘米;借助卫星导航,修路工程师可直接检测公路定线,并及时修正,等等。这些说明,以军用为目的的卫星导航技术,在民用方面,同样可以发挥巨大作用。