2010年8月1日,中國發射第五顆「北斗二號」導航衛星,這是今年中國發射的第三顆北斗衛星,也開啟了北斗衛星的密集發射期,預計2020年左右,中國將建構一套覆蓋全球的衛星導航定位系統。這將是繼美、俄羅斯和歐盟之後,第四套全球衛星導航定位系統。
儘管中國官員表示,北斗衛星導航系統是中國重要的太空基礎設施,可廣泛應用於包括漁業、運輸、電信、水利、救災等事務。事實上,軍事用途仍然是建構北斗衛星系統的重要原因之一。
插標:美俄歐盟 三大衛星定位系統
在介紹北斗導航衛星系統之前,先來看看世界上主要的衛星導航系統:
一、美國
全球定位系統(NAVSTAR Global Positioning System,GPS)為1970年代美軍所開發的衛星導航定位系統。最初用途僅為軍事用途,不提供民間使用。GPS透過24枚衛星,在離地面20000公里的六個軌道上運轉,形成一個涵蓋全球範圍的衛星導航系統。
1983年韓航「007班機」因為誤闖蘇聯領土,遭到蘇聯戰機擊落之後,美國才宣佈提供民用GPS服務。不過基於國家安全考量,民用GPS其定位誤差為100公尺。隨著冷戰的結束,在不影響國家安全的前提下,美國於2000年取消對於民用GPS 的精度限制,使得民用與軍用GPS精度皆為10公尺。
面對其他國家新進衛星導航定位系統的挑戰,美國將在2013年之前將發射第三代的GPS衛星,藉由增加GPS的精度與衛星數量來提昇市場競爭力。不過,由於得標廠商一度易手以及發展經費節節高升,目前第三代GPS的發展計畫落後預定進度許多。
二、俄羅斯
在美國發展GPS的同時,俄羅斯也在發展與之相抗衡的格洛納斯(Global Navigation Satellite System,GLONASS)衛星導航系統。格洛納斯衛星分佈在離地面的19000公里的三個軌道上。根據計畫要求,理論上,格洛納斯衛星導航系統至少要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等因素,使得俄國缺乏經費發射新的衛星升空,導致格洛納斯衛星導航系統長期只有八顆衛星維持實際運作,涵蓋面積不到俄羅斯國土的一半。為了改善困境,俄國航太局於2007年底陸續發射新的格洛納斯衛星升空,預計2010年能夠恢復到24顆衛星的滿星運作狀態。
三、歐盟
為了擺脫對美國GPS的依賴、確保國防安全與獨立自主,1990年代初期,歐盟決意發展自主的衛星導航系統。1999年起,法國、德國、義大利與英國科學家紛紛提出新的衛星定位系統構想。2002年5月,歐盟與歐洲太空總署(European Space Agency,ESA)正式決議投入24億歐元發展歐洲自主的衛星定位系統。
這套新的衛星系統以義大利著名天文學家伽利略(Galileo Galilei)為名,稱之為伽利略衛星定位系統(Galileo Positioning System)。伽利略系統由30顆衛星所組成,於離地面24000公里的軌道上運行,定位精度比美國目前的GPS更好,只有一公尺不到。
不過計畫永遠趕不上變化,伽利略衛星導航系統在發展過程中一直遇到諸多障礙,包括歐盟國家對於計畫內容意見分歧,使得計畫曾經一度陷入停擺。另一方面,礙於計畫經費的短缺,使得計畫的推展嚴重受限。迫不得以,歐盟只好對外尋求國際合作夥伴,以籌措計畫發展所需經費。2002年,歐盟將中國納為國際合作夥伴,中方承諾提供2.3億歐元資金協助,成為最大外來投資者。
除了內部因素外,美國的干預也是伽利略導航衛星系統進度落後的一大主因。為了維護GPS在全球衛星定位市場上的優勢、避免伽利略定位系統遭到敵國使用等理由,美國不但三不五時地插手干預「伽利略」計畫研發過程,更由於中國也參與伽利略研發工作,美國甚至揚言在戰時將不惜一切代價擊落伽利略衛星。
目前歐盟已經籌措完畢發射衛星所需資金,2006年至2010年間將陸續發射衛星升空,預計2013年之前完成商業化營運的目標。
北斗二號 涵蓋全球反範圍
至於近年來中國積極發展的北斗導航衛星計畫,究竟性能如何?讓我們加以探究:
1988年,中國提出《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。中國的太空科學家認為透過兩到三枚衛星的「雙星定位」模式,就能提供船艦、飛機及飛彈精確地定位導航訊號。因此,中國先後在2000年與2003年發射三枚「北斗一號」衛星。
不過,中國的北斗一號衛星卻相當不利於軍事用途使用,包括在定位過程中,北斗一號衛星用戶必需持續發送訊號,所以容易暴露使用者的位置,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四次來回,每次來回需耗時0.24秒,四次來回等於耗時近一秒鐘,所以只能使用在車輛與船舶等慢速運動的載具上,無法應用於戰機與飛彈等高音速飛行載具上。
除此之外,北斗一號衛星每小時最多僅200萬個用戶(每秒566個用戶),而美國的GPS沒有用戶使用上限,造成北斗一號衛星系統在使用上受到層層限制;北斗一號衛星極度仰賴地面控制中心運作,一旦地面中心遭到攻擊而癱瘓,整個北斗衛星導航系統等於是廢物,這些因素都讓北斗一號衛星導航系統無法大量應用於戰場上。
由於北斗一號衛星有著那麼多缺點,所以中國2006年公佈的《航太白皮書》中宣示將建構新一代衛星導航系統,也就是北斗二號導航衛星系統。這套系統由35顆衛星所組成,首顆衛星已於2007年4月發射升空,預計2015年之前發射所有剩餘衛星,2020年完成全球衛星導航定位系統的建構。
由於中國同時參與歐盟「伽利略」衛星計畫,所以軍事專家普遍認為北斗二號的部分尖端科技可能取自「伽利略」計畫。相較於北斗一號,北斗二號衛星導航系統的改進與特點為:
北斗一號衛星涵蓋範圍為東經70度至140度,北緯5度至55度,大約是中國大陸本土與第一島鏈之內,而北斗二號衛星涵蓋範圍達全球;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。
衛星指引 中國導彈將更精準
中國的北斗衛星導航系統發展至今,在電信、水利、交通運輸、漁業等領域發揮了重要作用。2008年的四川大地震中,北斗衛星導航系統為解放軍協助救災提供莫大幫助。不過在軍事應用上,北斗衛星導航系統更具意義:
第一,儘管美國將GPS開放民間使用,但本質上仍是美國軍用系統,以軍事用途為優先,一旦美國察覺中國使用GPS將危害美國利益時,美國可能限制甚至禁止中國使用。因此,中國建立獨力自主運用的衛星導航系統,就可以避免在關鍵時刻受制於人。
第二,隨著中國國家戰略的轉變,大幅增加國際軍事合作與境外進行軍事任務的機會,尤其是解放軍海軍幾乎成為中國國家戰略的執行者。北斗二號衛星服務範圍涵蓋全球,將有助於解放軍在海外從事軍事任務。
第三,也是最重要的一點,北斗二號衛星系統的建構將大幅提昇解放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,雖然造成中方慘重傷亡,但是中國卻也獲得一顆未爆的「聯合直接攻擊彈藥」(Joint Direct Attack Munition,簡稱JDAM)。中國便以這顆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導引武器,採用衛星導引系統.。與其他導引武器相較,JDAM具有技術簡單、成本低廉、射後不理等優點。近年來,中國舉辦的各大國防展中,大量展示這類型衛星導引武器,顯示中國在軍用衛星導航技術上獲得重大突破。
雖然中國導彈數量位居世界前三位,但是由於缺乏精準的導航能力,所以過去許多西方軍事專家就不斷質疑中國導彈的實質戰力如何?隨著中國的衛星導航定位技術日趨成熟,自然而然地將提昇武器的導引精度與遠距作戰能力。如此一來,將嚴重威脅美軍在西太平洋的軍事部署。未來,美中一旦開戰,中國發射的巡弋飛彈、彈道飛彈都可以輕易地摧毀美軍與盟邦的基地與後勤措施。
反斬首戰 台應建構衛星干擾能力
同樣地,北斗衛星導航系統嚴重威脅台灣國家安全。 為了增加台灣攔截飛彈的困難度,中國目前更積極進行巡弋飛彈的相關研發工作。根據台灣國防部在2005年所作的電腦模擬兵推報告顯示,如果中國發動以12枚巡弋飛彈沿淡水河,一路挺進並鎖定總統府進行攻擊,我方必須部署平均20.8枚愛國者飛彈,才能攔截8.1枚巡弋飛彈。
2010年7月21日,我國國防部發表報告指出:在2010年底之前,中國在台灣對岸部署的飛彈將達到2000枚;中國近期研發的A100導引火箭,射程長達100公里,能夠從福建沿海打到台灣西部城市來,更重要的是,A100的價格只有彈道飛彈的十分之一不到。一旦中國這些在武器上加裝北斗衛星導航系統,能夠更精確地打擊台灣政經軍中心,到時候台灣部署再多的愛國者飛彈也沒用。
除此之外,美軍在二次伊拉克戰爭速戰速決的表現,也給了中國模擬攻台作戰莫大的啟示。現在,中國正加緊進行「斬首戰」相關演練作為,透過綁架或刺殺我國行政首長,以逼迫台灣與中國進行談判。中國可能的斬首戰方式包括:以水上摩托車、小型氣墊船、直升機搭載特種部隊沿淡水河入侵首都台北。而能為中國指引攻台明路,正是北斗導航衛星系統。
雖然北斗衛星導航系統看似對台灣威脅重重,不過也並不是沒有反制之道。由於衛星運行軌道高度離地面高達20000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,伊拉克部隊就曾用俄羅斯製的GPS干擾機挫敗美軍的空襲行動 。因此,我國在關注中國發展北斗衛星導航系統的同時,更應建構有效的衛星定位干擾技術,以確保台灣的國家安全。
儘管中國官員表示,北斗衛星導航系統是中國重要的太空基礎設施,可廣泛應用於包括漁業、運輸、電信、水利、救災等事務。事實上,軍事用途仍然是建構北斗衛星系統的重要原因之一。
插標:美俄歐盟 三大衛星定位系統
在介紹北斗導航衛星系統之前,先來看看世界上主要的衛星導航系統:
一、美國
全球定位系統(NAVSTAR Global Positioning System,GPS)為1970年代美軍所開發的衛星導航定位系統。最初用途僅為軍事用途,不提供民間使用。GPS透過24枚衛星,在離地面20000公里的六個軌道上運轉,形成一個涵蓋全球範圍的衛星導航系統。
1983年韓航「007班機」因為誤闖蘇聯領土,遭到蘇聯戰機擊落之後,美國才宣佈提供民用GPS服務。不過基於國家安全考量,民用GPS其定位誤差為100公尺。隨著冷戰的結束,在不影響國家安全的前提下,美國於2000年取消對於民用GPS 的精度限制,使得民用與軍用GPS精度皆為10公尺。
面對其他國家新進衛星導航定位系統的挑戰,美國將在2013年之前將發射第三代的GPS衛星,藉由增加GPS的精度與衛星數量來提昇市場競爭力。不過,由於得標廠商一度易手以及發展經費節節高升,目前第三代GPS的發展計畫落後預定進度許多。
二、俄羅斯
在美國發展GPS的同時,俄羅斯也在發展與之相抗衡的格洛納斯(Global Navigation Satellite System,GLONASS)衛星導航系統。格洛納斯衛星分佈在離地面的19000公里的三個軌道上。根據計畫要求,理論上,格洛納斯衛星導航系統至少要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等因素,使得俄國缺乏經費發射新的衛星升空,導致格洛納斯衛星導航系統長期只有八顆衛星維持實際運作,涵蓋面積不到俄羅斯國土的一半。為了改善困境,俄國航太局於2007年底陸續發射新的格洛納斯衛星升空,預計2010年能夠恢復到24顆衛星的滿星運作狀態。
三、歐盟
為了擺脫對美國GPS的依賴、確保國防安全與獨立自主,1990年代初期,歐盟決意發展自主的衛星導航系統。1999年起,法國、德國、義大利與英國科學家紛紛提出新的衛星定位系統構想。2002年5月,歐盟與歐洲太空總署(European Space Agency,ESA)正式決議投入24億歐元發展歐洲自主的衛星定位系統。
這套新的衛星系統以義大利著名天文學家伽利略(Galileo Galilei)為名,稱之為伽利略衛星定位系統(Galileo Positioning System)。伽利略系統由30顆衛星所組成,於離地面24000公里的軌道上運行,定位精度比美國目前的GPS更好,只有一公尺不到。
不過計畫永遠趕不上變化,伽利略衛星導航系統在發展過程中一直遇到諸多障礙,包括歐盟國家對於計畫內容意見分歧,使得計畫曾經一度陷入停擺。另一方面,礙於計畫經費的短缺,使得計畫的推展嚴重受限。迫不得以,歐盟只好對外尋求國際合作夥伴,以籌措計畫發展所需經費。2002年,歐盟將中國納為國際合作夥伴,中方承諾提供2.3億歐元資金協助,成為最大外來投資者。
除了內部因素外,美國的干預也是伽利略導航衛星系統進度落後的一大主因。為了維護GPS在全球衛星定位市場上的優勢、避免伽利略定位系統遭到敵國使用等理由,美國不但三不五時地插手干預「伽利略」計畫研發過程,更由於中國也參與伽利略研發工作,美國甚至揚言在戰時將不惜一切代價擊落伽利略衛星。
目前歐盟已經籌措完畢發射衛星所需資金,2006年至2010年間將陸續發射衛星升空,預計2013年之前完成商業化營運的目標。
北斗二號 涵蓋全球反範圍
至於近年來中國積極發展的北斗導航衛星計畫,究竟性能如何?讓我們加以探究:
1988年,中國提出《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。中國的太空科學家認為透過兩到三枚衛星的「雙星定位」模式,就能提供船艦、飛機及飛彈精確地定位導航訊號。因此,中國先後在2000年與2003年發射三枚「北斗一號」衛星。
不過,中國的北斗一號衛星卻相當不利於軍事用途使用,包括在定位過程中,北斗一號衛星用戶必需持續發送訊號,所以容易暴露使用者的位置,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四次來回,每次來回需耗時0.24秒,四次來回等於耗時近一秒鐘,所以只能使用在車輛與船舶等慢速運動的載具上,無法應用於戰機與飛彈等高音速飛行載具上。
除此之外,北斗一號衛星每小時最多僅200萬個用戶(每秒566個用戶),而美國的GPS沒有用戶使用上限,造成北斗一號衛星系統在使用上受到層層限制;北斗一號衛星極度仰賴地面控制中心運作,一旦地面中心遭到攻擊而癱瘓,整個北斗衛星導航系統等於是廢物,這些因素都讓北斗一號衛星導航系統無法大量應用於戰場上。
由於北斗一號衛星有著那麼多缺點,所以中國2006年公佈的《航太白皮書》中宣示將建構新一代衛星導航系統,也就是北斗二號導航衛星系統。這套系統由35顆衛星所組成,首顆衛星已於2007年4月發射升空,預計2015年之前發射所有剩餘衛星,2020年完成全球衛星導航定位系統的建構。
由於中國同時參與歐盟「伽利略」衛星計畫,所以軍事專家普遍認為北斗二號的部分尖端科技可能取自「伽利略」計畫。相較於北斗一號,北斗二號衛星導航系統的改進與特點為:
北斗一號衛星涵蓋範圍為東經70度至140度,北緯5度至55度,大約是中國大陸本土與第一島鏈之內,而北斗二號衛星涵蓋範圍達全球;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。
衛星指引 中國導彈將更精準
中國的北斗衛星導航系統發展至今,在電信、水利、交通運輸、漁業等領域發揮了重要作用。2008年的四川大地震中,北斗衛星導航系統為解放軍協助救災提供莫大幫助。不過在軍事應用上,北斗衛星導航系統更具意義:
第一,儘管美國將GPS開放民間使用,但本質上仍是美國軍用系統,以軍事用途為優先,一旦美國察覺中國使用GPS將危害美國利益時,美國可能限制甚至禁止中國使用。因此,中國建立獨力自主運用的衛星導航系統,就可以避免在關鍵時刻受制於人。
第二,隨著中國國家戰略的轉變,大幅增加國際軍事合作與境外進行軍事任務的機會,尤其是解放軍海軍幾乎成為中國國家戰略的執行者。北斗二號衛星服務範圍涵蓋全球,將有助於解放軍在海外從事軍事任務。
第三,也是最重要的一點,北斗二號衛星系統的建構將大幅提昇解放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,雖然造成中方慘重傷亡,但是中國卻也獲得一顆未爆的「聯合直接攻擊彈藥」(Joint Direct Attack Munition,簡稱JDAM)。中國便以這顆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導引武器,採用衛星導引系統.。與其他導引武器相較,JDAM具有技術簡單、成本低廉、射後不理等優點。近年來,中國舉辦的各大國防展中,大量展示這類型衛星導引武器,顯示中國在軍用衛星導航技術上獲得重大突破。
雖然中國導彈數量位居世界前三位,但是由於缺乏精準的導航能力,所以過去許多西方軍事專家就不斷質疑中國導彈的實質戰力如何?隨著中國的衛星導航定位技術日趨成熟,自然而然地將提昇武器的導引精度與遠距作戰能力。如此一來,將嚴重威脅美軍在西太平洋的軍事部署。未來,美中一旦開戰,中國發射的巡弋飛彈、彈道飛彈都可以輕易地摧毀美軍與盟邦的基地與後勤措施。
反斬首戰 台應建構衛星干擾能力
同樣地,北斗衛星導航系統嚴重威脅台灣國家安全。 為了增加台灣攔截飛彈的困難度,中國目前更積極進行巡弋飛彈的相關研發工作。根據台灣國防部在2005年所作的電腦模擬兵推報告顯示,如果中國發動以12枚巡弋飛彈沿淡水河,一路挺進並鎖定總統府進行攻擊,我方必須部署平均20.8枚愛國者飛彈,才能攔截8.1枚巡弋飛彈。
2010年7月21日,我國國防部發表報告指出:在2010年底之前,中國在台灣對岸部署的飛彈將達到2000枚;中國近期研發的A100導引火箭,射程長達100公里,能夠從福建沿海打到台灣西部城市來,更重要的是,A100的價格只有彈道飛彈的十分之一不到。一旦中國這些在武器上加裝北斗衛星導航系統,能夠更精確地打擊台灣政經軍中心,到時候台灣部署再多的愛國者飛彈也沒用。
除此之外,美軍在二次伊拉克戰爭速戰速決的表現,也給了中國模擬攻台作戰莫大的啟示。現在,中國正加緊進行「斬首戰」相關演練作為,透過綁架或刺殺我國行政首長,以逼迫台灣與中國進行談判。中國可能的斬首戰方式包括:以水上摩托車、小型氣墊船、直升機搭載特種部隊沿淡水河入侵首都台北。而能為中國指引攻台明路,正是北斗導航衛星系統。
雖然北斗衛星導航系統看似對台灣威脅重重,不過也並不是沒有反制之道。由於衛星運行軌道高度離地面高達20000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,伊拉克部隊就曾用俄羅斯製的GPS干擾機挫敗美軍的空襲行動 。因此,我國在關注中國發展北斗衛星導航系統的同時,更應建構有效的衛星定位干擾技術,以確保台灣的國家安全。
留言
張貼留言