序

據(jù)Engadget報道：

英國將開始自行開發(fā)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以抗衡歐盟的“伽利略”計劃，因為在脫離歐盟后，英國獲取敏感安全信息的渠道可能會受到限制。

歐盟已經(jīng)表示，“伽利略”衛(wèi)星開始運作后，英國可以繼續(xù)使用“伽利略”系統(tǒng)的開放信號，但英軍無法取得加密版信號。

英國對此則表示，如果歐盟繼續(xù)堅持不準英國參與“伽利略”計劃中涉及安全的項目，英國就計劃著手開發(fā)自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并會要求歐盟退還英國對“伽利略”計劃投入的高達10億英鎊的款項。

然而，實際情況僅僅是歐盟的“伽利略計劃”決定不帶不合群的英國玩了嗎？英國為何要另起爐灶打造一套昂貴的自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)？

曾幾何時，“伽利略計劃”還被視為唯一能跟美國的GPS系統(tǒng)分庭抗禮的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，今天卻早已被“北斗”“格洛納斯”等等一干系統(tǒng)超越，被視為工程和科研的反面教材。英國此次退出，既是“退歐”過程的配套手續(xù)，也是面對混亂無序的歐盟項目，做出的理性“止損”選擇。

1?衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Navigation Satellite System）簡介

簡而言之，衛(wèi)星導(dǎo)航就是在人造衛(wèi)星和和地面、海洋、空中和空間用戶之間建立通信，確定后者在地面、海洋、空中和空間中的精確位置。一套完整的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括空間系統(tǒng)、地面系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)三部分。

空間系統(tǒng)，也稱為星座系統(tǒng)，由若干顆導(dǎo)航衛(wèi)星組成，當前主流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所采用的定位方式，即無源時間測距技術(shù)，其原理是三維空間中的三球交匯定位，通過多顆衛(wèi)星（理論上至少3顆，實際上為了提高精度往往需要4顆以上，這樣為了實現(xiàn)全球24小時覆蓋就需要至少24顆衛(wèi)星，再加上備份衛(wèi)星和同步軌道衛(wèi)星作為補充，一個全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)大約需要30顆左右的導(dǎo)航衛(wèi)星）的坐標和它們到定位目標的距離，就可以算出定位目標自身的坐標。

知乎答主 哆啦A攻城獅在該鏈接回答下對于導(dǎo)航衛(wèi)星定位原理有生動的講解：

（https://www.zhihu.com/question/65638680/answer/233896068）

而要準確地測出衛(wèi)星和定位目標之間的距離，在已知電磁波傳播速率的情況下，就需要精準地測量出目標收到衛(wèi)星反饋信號的時間（與同一標準時間的差），因此，導(dǎo)航衛(wèi)星乃至整個導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)最核心的技術(shù)裝備，就是能夠保證走時誤差在千萬年中也不超過一秒的原子鐘。?

第三代“北斗”系統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星“北斗三號”上使用的氫原子鐘（圖中左上角）和銣原子鐘（左下角）。

地面系統(tǒng)，包括控制中心、遙測跟蹤控制站（TT&C），數(shù)據(jù)上行站（ULS）、全球分布式參數(shù)傳感器站（GSS）連接各中心、站點及終端用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)等。?

位于意大利Fucino的“伽利略計劃”地面控制中心（之一）外景

“伽利略計劃”上行站數(shù)據(jù)天線

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用戶系統(tǒng)，各類導(dǎo)航信號接收器，通過集成相應(yīng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的芯片，智能手機也可以通過移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)使用各種衛(wèi)星導(dǎo)航信息和服務(wù)。

北斗一號終端，因為處于試驗階段，可用導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)量太少，只能采取有源導(dǎo)航（即需要終端主動向衛(wèi)星發(fā)起定位請求）模式，因此極為龐大笨重，只能作為少數(shù)車載終端部署

2?一波三折的歐洲伽利略計劃?

“阿麗亞娜5型”運載火箭發(fā)射伽利略衛(wèi)星的CG圖

成熟可靠衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和導(dǎo)航服務(wù)，無論對于國民經(jīng)濟，還是國家安全，都有著至關(guān)重要、不可替代的作用和意義，任何對自身在國際社會中的角色地位有些想法的國家，都不能不對此有所考慮。除了最早部署、技術(shù)領(lǐng)先，幾乎已經(jīng)成為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)代名詞的美國GPS系統(tǒng)；和源自冷戰(zhàn)時期前蘇聯(lián)遺產(chǎn)的俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)；以及近年來借中國經(jīng)濟崛起之勢異軍突起的“北斗”系統(tǒng)之外，日本、印度也都在部署本國的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

“伽利略計劃”作為歐盟內(nèi)部科技合作的旗艦項目，于本世紀初立項之時，集十幾個老牌發(fā)達國家之人才、技術(shù)和資金，乍一看天時地利人和俱備。然而時至今日，原計劃于2008年開始商用的伽利略計劃仍未完成部署；而原計劃投資30多億歐元的項目，如今已經(jīng)花費上百億歐元，仍未完成。

伽利略計劃的實施過程有多少磕磕絆絆，從下表中可見一斑：

如果是慢工出細活，倒也罷了?？墒蔷驮谌ツ?，就出了這么個事兒：

《歐洲伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星原子鐘現(xiàn)大面積故障 但尚未影響導(dǎo)航系統(tǒng)》

（http://news.163.com/17/0120/20/CB8J4NVR00018AOQ_all.html）

捎帶著還坑了一把三哥，因為印度自建的IRNSS系統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星用的原子鐘也是采購自歐盟：

《印度導(dǎo)航衛(wèi)星三顆原子鐘全壞，替換衛(wèi)星昨夜發(fā)射徹底失敗》

（http://k.sina.com.cn/article_6437967721_17fbb9769001005iyj.html?cre=tianyi&mod=pcpager_mil&loc=16&r=9&doct=0&rfunc=100&tj=none&tr=9）

伽利略計劃之所以如此一波三折，命途多舛，最最關(guān)鍵也最最致命的是，一開始就沒有明確的權(quán)責(zé)主體劃分，換句話說：相關(guān)決策者缺乏做大事的擔(dān)當。各國都希望享受統(tǒng)一歐洲作為世界獨立一極的好處，卻不想為此承擔(dān)責(zé)任和讓渡利益。所以參與者越眾，利益協(xié)調(diào)越困難，整體執(zhí)行力越萎縮。

伽利略計劃總體協(xié)調(diào)中最首要的問題，就在于項目兩大主導(dǎo)方——歐盟委員會和歐洲太空局之間的矛盾。作為項目的實際主要推進者的歐空局，是一個獨立于歐盟的政府間機構(gòu)，作為歐盟方面的代表，也是出資方與項目風(fēng)險承擔(dān)者的歐委會，幾乎沒有任何合法的約束力要求前者按照計劃的時間和預(yù)算來推進項目。

反過來，歐空局對于歐委會反而擁有不對稱的影響力。這是因為根據(jù)歐空局的機制，歐空局理事會中每一個成員國都有單獨的投票權(quán)，理事會的關(guān)鍵決議需要成員國的一致同意，而歐空局內(nèi)恰恰就有著像挪威和瑞士這樣不屬于歐盟的國家。

在歐盟內(nèi)部，為了爭奪伽利略項目在成員國之間的布局，歐盟各國經(jīng)過了長期艱難的談判，最終達成的協(xié)議是：伽利略特許權(quán)經(jīng)營商的總部位于法國，運行公司位于英國，兩個控制中心分別位于德國和意大利，西班牙將管理控制中心的附屬機構(gòu)，還負責(zé)安全相關(guān)的關(guān)鍵應(yīng)用。曠日持久的拉鋸戰(zhàn)，并非為了實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，而是為了從湊起來的經(jīng)費中分一點就業(yè)和訂單，結(jié)果得到一個既不服眾也無效率的方案。

為了減少公共開支，由歐委會和歐空局組成的聯(lián)合執(zhí)行體原準備在項目部署階段就允許企業(yè)參與投資和運營，但由于在當時設(shè)計的商用場景和投資回報周期不夠明確（二十一世紀初的時候，確實也很難想象導(dǎo)航業(yè)務(wù)在今天智能手機上廣泛應(yīng)用的情景），談到2006年企業(yè)都跑路了，最終歐盟不得不取消公私合營計劃，自己背起了整個包袱，結(jié)果只是無端地增加了浪費與開銷。

從全世界來看，GPS系統(tǒng)是在美國國防部的主持下建立的，俄羅斯的“格洛納斯”和中國的“北斗”，都無不體現(xiàn)了強烈的國家意志色彩。中國啟動北斗計劃時，關(guān)鍵的星載原子鐘技術(shù)尚未成熟，整個“北斗”的系統(tǒng)部署計劃是以技術(shù)攻關(guān)能夠如期突破來安排的（當然也確實如期取得了突破），這對于追求盈利的企業(yè)資本來說，是絕不會冒的風(fēng)險。

主持建造了中國第一臺原子鐘的王義遒院士

中國星載銣原子鐘奠基人梅剛?cè)A院士（中）。2015年，梅剛?cè)A團隊的“高性能星載銣原子鐘原子信號增強與穩(wěn)定關(guān)鍵技術(shù)”獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎

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按照最初的時間表，伽利略計劃如果得以成功實施，將打破美國GPS系統(tǒng)一家獨大的壟斷地位，因而勢必會引起美國的反彈。早在2001年伽利略項目草創(chuàng)之時，時任美國美國國防部副部長保羅·沃爾福威茨（Paul Wolfozitz）就在致各北約國家國防部長的信函中建議，不應(yīng)發(fā)展伽利略計劃，即使要發(fā)展，也應(yīng)該“出于禮貌”讓美國能夠隨時安全關(guān)閉伽利略系統(tǒng)以免影響美國的GPS系統(tǒng)。美國在此后更揚言：如果美國感覺受到威脅，則有權(quán)擊毀伽利略衛(wèi)星。

歐盟在伽利略計劃初期，一度擺出了鼓勵第三方參與的姿態(tài)，以對抗美國的不滿。中國正是第一個參與該計劃的非歐洲國家。根據(jù)雙方2004年的協(xié)議，中國同意為項目注資2億歐元，包括在第一階段投入7000 萬歐元（其中包括500萬歐元的參與費用）。但是，部分由于美國不滿中國可能從與歐盟的合作中獲取技術(shù)，中國等其他非歐盟國家只能使用伽利略系統(tǒng)的非加密信號，而根據(jù)初始設(shè)計，中國在“伽利略聯(lián)合執(zhí)行體”的管理董事會中擁有的表決權(quán)，也在歐盟宣布全資承擔(dān)伽利略計劃后被取消。2008年7月，歐空局更進一步以不公平競爭、缺乏知識產(chǎn)權(quán)保護等為由，將中國承包商排除出伽利略第二階段的競標。這一系列決定不僅是欺軟怕硬，更是目光短淺，把本來的盟友逼成了競爭對手。當然，事后諸葛亮地說，中國得以早早從伽利略計劃中抽身而退，其實也是好事。

中國曾對與歐盟合作參與伽利略計劃寄予厚望，然而不管是那些一廂情愿的人，還是那些跪得太久站不起來的人，抑或是自恃一時優(yōu)勢妄自尊大的人，最后統(tǒng)統(tǒng)在現(xiàn)實面前挨了耳光。有的時候，一些看似高大上的東西只要我們一步一個腳印地踏實追趕，其實并不那么遙不可及；倒是很多不起眼的細節(jié)和環(huán)節(jié)，更加需要我們持續(xù)投入足夠的資源、時間和耐心。

3?自建衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有前景嗎？

在伽利略項目漫長的延宕期間，俄羅斯恢復(fù)了前蘇聯(lián)時代的“格洛納斯”系統(tǒng)。2012年，“伽利略計劃”的技術(shù)測試還未完成，“格洛納斯”系統(tǒng)已經(jīng)補足了24顆衛(wèi)星，成了GPS之后第二個投入運營的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，還得到了包括蘋果iPhone、iPad、三星Galaxy等一系列大品牌智能終端的支持。中國的北斗系統(tǒng)起步雖晚，但后勁很足，第三代應(yīng)用改進銣原子鐘和被動氫原子鐘的北斗三號衛(wèi)星相對于格洛納斯和伽利略已沒有技術(shù)代差。在2020年完成全球組網(wǎng)的目標也是把握十足。

即使我們不信國內(nèi)官方媒體對“北斗”的宣傳，國外也已經(jīng)有很多針對北斗信號覆蓋與導(dǎo)航精度的研究，就已經(jīng)實現(xiàn)對亞太地區(qū)信號覆蓋的北斗二號系統(tǒng)來看，其定位精度指標PDOP（Position Dilution of Precision）與GPS相比雖然略遜一籌，但整體水平已經(jīng)相當接近。

這么一來，即使伽利略計劃在2020年如期完成部署投入運營，它很可能也只不過是世界第四套，而且還是一套在技術(shù)和成本上并無明顯的優(yōu)勢的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。更何況，即使最樂觀的人，也不應(yīng)該指望曾經(jīng)的利益協(xié)調(diào)問題會在系統(tǒng)建成和投入運營后一下子煙消云散。

英國退出或者說被踢出伽利略計劃，其實不過是歐盟內(nèi)部一些長久以來積累的矛盾，隨著英國的“脫歐”變得公開化而已。而伽利略計劃一路走來雖然諸多不順，在如今也總算看到了（昂貴的）曙光時刻，卻被橫生枝節(jié)，不得不說是英國和歐盟的雙輸局面——當然英國認為現(xiàn)在認輸比將來輸個更大的好。

《周日電訊報》（Sunday Telegraph）報導(dǎo)，英國財政大臣Philip Hammond已批準1億英鎊經(jīng)費，用于研究脫歐后的自建衛(wèi)星系統(tǒng)。而據(jù)專家預(yù)測，英國若要打造一套足以媲美伽利略的系統(tǒng)，可能需耗資約30億英鎊。

如果英國真的要另起爐灶，要自建一套衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)?？勺叩穆肪€其實也不過三條，也就是中國、印度、日本方案：

1.中國“北斗”系統(tǒng)路線：自主研發(fā)，從區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)開始，逐步擴展到全球系統(tǒng)。

2.印度IRNSS路線：衛(wèi)星靠買，從區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)開始，（將）逐步擴展到全球系統(tǒng)。

3.日本準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)路線：抱大腿用GPS，發(fā)射少數(shù)導(dǎo)航衛(wèi)星作為本國GPS系統(tǒng)的補強（日本多山，城市多高樓，GPS衛(wèi)星信號容易被天際線遮擋）。

不管要走路線1還是路線2，即使英國不會遭到中國那樣的技術(shù)封鎖，一個全球?qū)Ш较到y(tǒng)也不是現(xiàn)有的30億英鎊預(yù)算能砸出來的。所謂“媲美伽利略”的英國導(dǎo)航系統(tǒng)最終很可能止步于一個區(qū)域性、補充性的系統(tǒng)。?

?

不過，英國的國際影響力畢竟不同于日本。上圖中這些英聯(lián)邦國家，這些都是未來英國導(dǎo)航系統(tǒng)的潛在客戶，而且這里面除了印度（雖然IRNSS暫時還是個笑話），也就是英國看著還有自建衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的能力?？纯催@些國家的分布，如果英國人真的咽不下之前在伽利略計劃上十幾億歐元的投資變沉沒成本這口氣，說不定大英帝國還真有打造一套“日不落”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的想法？

可惜這不是1918年，更不是1818。

本文自馬前卒工作室微信公號

作者：Harry 1986