欧洲伽利略卫星导航系统历经17年终运行

欧洲伽利略卫星导航系统模拟图。来源:欧洲航天局官方网站

随着投资规模从最初估计的10亿欧元飙升至100亿欧元，许多欧盟成员国不愿支付该项目，导致项目延期。经过17年的预算增长和卫星发射失败造成的技术延迟，欧洲的伽利略卫星导航系统终于在最近开始运行，向智能手机和车载接收设备发送第一批卫星信号。该导航系统将由30颗超级卫星组成，预计将超过美国全球定位系统和俄罗斯的“GLONASS”卫星导航系统(GLONASS)，成为世界上最精确的定位和导航技术，从而结束欧洲对全球定位系统和GLONASS的长期依赖。

然而，伽利略不仅是一个定位和导航系统，也是一个具有重大意义的科学工具。该系统将大大提高科学家在大气和地球科学方面的研究能力。

定位精度在一米以内。

由于卫星数量众多，而且安装了最精确的原子钟，伽利略导航经过300万年的运行，误差仅为1秒，能够提供更好的信号，传输更多的信息。免费定位精度可达一米以内，有偿服务精度更高，达到厘米以内，而全球定位系统和GLONASS只能达到几米。

伽利略系统目前在轨道上有18颗卫星。起初，信号是间歇性的，需要全球定位系统卫星的帮助。然而，到2020年再发射12颗卫星时，总共将有30颗卫星在地球上空盘旋，高度为23333公里。信号传输将更加可靠，届时将提供前所未有的准确时间和位置数据。

未来20年的市场价值是900亿欧元。

伽利略卫星导航系统官方网站称:“当全部30颗卫星就位后，其搜救服务可以大大缩短搜救人员的时间。例如，对掉进海里或在山里迷路的人的搜索和救援将从之前的3小时缩短到10分钟。”无论是在隧道里还是在高楼环绕的街道上，只要有人在场，伽利略系统的信号就能顺利到达。

负责开发这项技术的欧盟委员会和欧洲航天局表示，一些手机制造商已经开始生产相关芯片。将来，只要装载了与伽利略导航系统兼容的芯片，智能手机和导航盒就可以免费使用导航服务，有些甚至可以通过软件升级来使用它们。

目前，华为Mate9和西班牙的一部手机已经配备了与伽利略导航系统兼容的芯片。高通、博通、英特尔和联发科技等技术巨头正在生产十多种与伽利略导航系统兼容的芯片。这些产业合作将为伽利略的导航注入大量资本和创新元素，并帮助开发新的应用和服务。

据估计，伽利略导航系统将为欧盟国内生产总值贡献10个百分点，到2030年将增加到30%。欧盟委员会表示，伽利略卫星导航系统将在未来20年创造900亿欧元的市场价值，多年的投资将获得回报。

开创地球科学的新时代

加拿大新不伦瑞克大学的卫星导航系统专家理查德·兰利(Richard Langley)认为，伽利略导航的另一个巨大价值是提高科学家在大气和地球科学方面的研究能力。到2020年，其30颗卫星将成功部署。随着中国北斗系统的35颗卫星和现有的美俄导航卫星、日本和印度计划中的导航卫星的加入，全球地球轨道导航卫星的数量将增加到130颗。更多类型的无线电波信号将以更宽的频率范围在大气中流动，有助于建立更精确的地球系统模型。

借助丰富的无线电信号，研究人员可以从地球大气中提取导航卫星信号，测量大气温度、压力、密度和水汽含量，提高天气预报和气候研究的准确性。

导航卫星信号还可用于测量大气层上层电离层的电子密度，跟踪和预测耀斑和日冕物质抛射等空间灾害，并提前发出海啸和地震等重大灾害的警报。这些灾害事件将严重干扰大气层，向电离层发射声波和引力波，引起高层大气中电子密度的变化，从而可以更好地评估海啸和地震的震级。

德国地球科学研究中心的科学家延斯·维克德(Jens Wickd)表示，多种导航系统的结合使用还可以极大地改善海洋风速、海面潮汐强度和高度等的测量。现有的远程海洋观测主要基于飞机或航天器接收的雷达信号和其他卫星携带的仪器发回的数据。这些测量的最高空间分辨率大约是每10天80公里。导航卫星信号有望大大改善海洋观测结果。维克多正在进行的研究项目计划在2019年将一个能够接收导航卫星信号的芯片设备送入国际空间站，以将海洋监测的空间分辨率提高到每四天几公里。(北京，12月26日，《科技日报》)