大家好,我是“沒有人比我更懂露西亞”的鱷擼擼,應達瓦里希的要求,我為大家介紹一下俄羅的衛星導航系統——格洛納斯(GLONASS)。
關於格洛納斯的構想在1960年代後期便成形了。但由於經費原因,蘇聯政府拖到1976年才拍板決定。因為此時美國已經發射了一顆GPS試驗衛星。
目前主要的四大導航系統
蘇聯時代,境內遍佈著許多地圖上不會標註的秘密城鎮,被稱為封閉行政區(ЗАТО),它們因肩負著能源、軍工、航天等研發專案而建立。
城鎮的名字使用編號表示,例如研究生物武器的扎格爾斯克-6,研發核武器的阿爾扎馬斯-16等。
其貌不揚的應用力學科學生產協會
而肩負起格洛納斯專案的是位於克拉斯諾亞爾斯克-26的應用力學科學生產協會(NPO PM)。
克拉斯諾亞爾斯克-26成立於1950年,一開始生產武器級鈽(核武器的裂變材料),後來又增設了太空技術的研究任務。
克拉斯諾亞爾斯克-26的入口檢查點
格洛納斯的誕生
蘇聯研發的第一代衛星導航系統是50年代就開始的刺客龍(音譯自Циклон,直譯為氣旋),目的是為潛艇導彈提供精確定位。
1967年至1978年共發射了31顆刺客龍衛星。刺客龍雖然能精準定位靜止或緩慢移動的船舶,但需要幾小時收集資料確定位置,不能滿足導彈的制導需求。
前輩刺客龍衛星
1976年12月,蘇聯高層在一項題為“關於部署統一空間導航系統的計劃”裡公開了格洛納斯專案的存在。
該系統將由24顆衛星組成,在海拔2萬公里的中圓軌道上執行。
衛星製造工廠
當時公佈的設計精度為65米,但實際上民用訊號的精度為20米,軍用訊號的精度為10米。
由4顆衛星發出的訊號迅速確定接收的位置,並能判斷物體的速度和方向。
這些衛星由鄂木斯克的PO Polyot公司製造,並用重型質子火箭一次發射3顆。
送格洛納斯衛星上天的質子火箭
組網成功
最初,設計出的原型衛星質量很差,工程師們不得不重新設計,進度被嚴重拖延。此時美國已經發射了4顆GPS實驗衛星。
直到1982年10月,原計劃發射3顆衛星,但僅有1顆做好準備,所以臨時決定將這顆衛星與兩個假模型發射上天。
衛星效果圖
到1991年4月,累計發射了43顆工作衛星和5顆測試衛星。
蘇聯解體時,其中的12顆衛星投入運營,但要覆蓋整個蘇聯領土,起碼需要18顆衛星。
此後,俄羅斯聯邦接管了格洛納斯的控制權。
1995年12月,終於使24顆工作衛星進入工作狀態,定位精度也達到了GPS的水平,而組網時間僅比美國晚兩年。
磕磕絆絆的格洛納斯
由於第1代衛星的設計壽命僅3年,為了維護整個系統,每年需要發射2次衛星才能保證完整的網路。
但當時的俄羅斯財政非常困難,用於空間技術的投入被削減了80%,已無力承擔高頻率的發射任務。
自95年組網後,沒有更新衛星的計劃。結果,2001年只剩下6顆衛星勉強維持運營。
普京上臺後,隨著國際油價上漲,經濟逐漸復甦。於是重啟了“全球導航系統計劃”,目標是在2009年前恢復整個格洛納斯的網路。
2003年,第2代格洛納斯-M衛星首發。它的重量略大於初代,但設計壽命是其兩倍。
2011年投入營運的衛星總數達到23顆,再次達到覆蓋全球的水平。
第3代格洛納斯-K1衛星的使用壽命相比第2代又增長了40%,重量縮減了50%,精度提高了1倍。
但西方制裁限制了抗輻射電子器件的出口,K1的進展並不順利,從2011年到2020年,僅有3顆K1發射升空。甚至嚴重影響到下一代產品K2的研發計劃。
格洛納斯已經迭代到第四代
商用
雖然GLONASS已“接近”覆蓋全球的水平,跟美國GPS相比,商業化依舊是它的短板。
2006年12月,GPS-GLONASS互操作性和相容性工作組宣佈GLONASS衛星將在FDMA之外傳輸CDMA。
用人話說,就是讓格洛納斯與GPS相容,這樣就能讓一個裝置接收到多個導航系統資訊。
手持格洛納斯導航裝置
2007年,第1個商用車載導航裝置Glospace-SGK 70推出,但它比GPS同類產品大得多,價格還更貴。
直到2010年,市面上也沒幾臺格洛納斯接收器,且很少面向民用領域。
以至於俄羅斯系統公司主席葉夫圖申科夫呼籲禁止進口所有具有GPS功能的裝置,除非它們也支援格洛納斯。
支援格洛納斯的基帶晶片
於是,政府強制境內所有汽車廠商從2011年開始讓新車相容格洛納斯。
這一政策還涉及到現代、福特、豐田等俄羅斯境內大廠。
強制相容ERA-GLONASS的車輛
俄羅斯還推出了ERA-GLONASS自動應急響應系統,結合行動通訊和衛星定位,在車輛發生碰撞事件時提供快速援助。
該系統可將救援時間縮短30%,每年挽救4000多條生命。已打入歐洲市場,值得北斗借鑑。