從伽利略導航系統“分家”，看歐盟解體的必然性_風聞

序

據Engadget報道：

英國將開始自行開發衞星導航系統，以抗衡歐盟的“伽利略”計劃，因為在脱離歐盟後，英國獲取敏感安全信息的渠道可能會受到限制。

歐盟已經表示，“伽利略”衞星開始運作後，英國可以繼續使用“伽利略”系統的開放信號，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，英國就計劃着手開發自己的衞星導航系統，並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”決定不帶不合羣的英國玩了嗎？英國為何要另起爐灶打造一套昂貴的自主衞星導航系統？

曾幾何時，“伽利略計劃”還被視為唯一能跟美國的GPS系統分庭抗禮的全球衞星導航系統，今天卻早已被“北斗”“格洛納斯”等等一干系統超越，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，也是面對混亂無序的歐盟項目，做出的理性“止損”選擇。

1****衞星導航系統（Navigation Satellite System）簡介

簡而言之，衞星導航就是在人造衞星和和地面、海洋、空中和空間用户之間建立通信，確定後者在地面、海洋、空中和空間中的精確位置。一套完整的衞星導航系統，包括空間系統、地面系統和用户系統三部分。

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

知乎答主 哆啦A攻城獅在該鏈接回答下對於導航衞星定位原理有生動的講解：

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

而要準確地測出衞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衞星反饋信號的時間（與同一標準時間的差），因此，導航衞星乃至整個導航衞星系統最核心的技術裝備，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”系統導航衞星“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，包括控制中心、遙測跟蹤控制站（TT&C），數據上行站（ULS）、全球分佈式參數傳感器站（GSS）連接各中心、站點及終端用户之間的數據傳輸網絡等。 

位於意大利Fucino的“伽利略計劃”地面控制中心（之一）外景

“伽利略計劃”上行站數據天線

用户系統，各類導航信號接收器，通過集成相應衞星導航系統的芯片，智能手機也可以通過移動數據網絡使用各種衞星導航信息和服務。

北斗一號終端，因為處於試驗階段，可用導航衞星數量太少，只能採取有源導航（即需要終端主動向衞星發起定位請求）模式，因此極為龐大笨重，只能作為少數車載終端部署

2****一波三折的歐洲伽利略計劃 

“阿麗亞娜5型”運載火箭發射伽利略衞星的CG圖

成熟可靠衞星導航系統和導航服務，無論對於國民經濟，還是國家安全，都有着至關重要、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、技術領先，幾乎已經成為全球衞星導航系統代名詞的美國GPS系統；和源自冷戰時期前蘇聯遺產的俄羅斯“格洛納斯”系統；以及近年來借中國經濟崛起之勢異軍突起的“北斗”系統之外，日本、印度也都在部署本國的區域性衞星導航系統。

“伽利略計劃”作為歐盟內部科技合作的旗艦項目，於本世紀初立項之時，集十幾個老牌發達國家之人才、技術和資金，乍一看天時地利人和俱備。然而時至今日，原計劃於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。可是就在去年，就出了這麼個事兒：

《歐洲伽利略導航衞星原子鐘現大面積故障 但尚未影響導航系統》

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

捎帶着還坑了一把三哥，因為印度自建的IRNSS系統導航衞星用的原子鐘也是採購自歐盟：

《印度導航衞星三顆原子鐘全壞，替換衞星昨夜發射徹底失敗》

（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，最最關鍵也最最致命的是，一開始就沒有明確的權責主體劃分，換句話説：相關決策者缺乏做大事的擔當。各國都希望享受統一歐洲作為世界獨立一極的好處，卻不想為此承擔責任和讓渡利益。所以參與者越眾，利益協調越困難，整體執行力越萎縮。

伽利略計劃總體協調中最首要的問題，就在於項目兩大主導方——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，是一個獨立於歐盟的政府間機構，作為歐盟方面的代表，也是出資方與項目風險承擔者的歐委會，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算來推進項目。

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

在歐盟內部，為了爭奪伽利略項目在成員國之間的佈局，歐盟各國經過了長期艱難的談判，最終達成的協議是：伽利略特許權經營商的總部位於法國，運行公司位於英國，兩個控制中心分別位於德國和意大利，西班牙將管理控制中心的附屬機構，還負責安全相關的關鍵應用。曠日持久的拉鋸戰，並非為了實現資源的優化配置，而是為了從湊起來的經費中分一點就業和訂單，結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合執行體原準備在項目部署階段就允許企業參與投資和運營，但由於在當時設計的商用場景和投資回報週期不夠明確（二十一世紀初的時候，確實也很難想象導航業務在今天智能手機上廣泛應用的情景），談到2006年企業都跑路了，最終歐盟不得不取消公私合營計劃，自己背起了整個包袱，結果只是無端地增加了浪費與開銷。

從全世界來看，GPS系統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”，都無不體現了強烈的國家意志色彩。中國啓動北斗計劃時，關鍵的星載原子鐘技術尚未成熟，整個“北斗”的系統部署計劃是以技術攻關能夠如期突破來安排的（當然也確實如期取得了突破），這對於追求盈利的企業資本來説，是絕不會冒的風險。

主持建造了中國第一台原子鐘的王義遒院士

中國星載銣原子鐘奠基人梅剛華院士（中）。2015年，梅剛華團隊的“高性能星載銣原子鐘原子信號增強與穩定關鍵技術”獲國家技術發明二等獎

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，不應發展伽利略計劃，即使要發展，也應該“出於禮貌”讓美國能夠隨時安全關閉伽利略系統以免影響美國的GPS系統。美國在此後更揚言：如果美國感覺受到威脅，則有權擊毀伽利略衞星。

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，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。根據雙方2004年的協議，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，部分由於美國不滿中國可能從與歐盟的合作中獲取技術，中國等其他非歐盟國家只能使用伽利略系統的非加密信號，而根據初始設計，中國在“伽利略聯合執行體”的管理董事會中擁有的表決權，也在歐盟宣佈全資承擔伽利略計劃後被取消。2008年7月，歐空局更進一步以不公平競爭、缺乏知識產權保護等為由，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，事後諸葛亮地説，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願的人，還是那些跪得太久站不起來的人，抑或是自恃一時優勢妄自尊大的人，最後統統在現實面前捱了耳光。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，其實並不那麼遙不可及；倒是很多不起眼的細節和環節，更加需要我們持續投入足夠的資源、時間和耐心。

3****自建衞星導航系統有前景嗎？

在伽利略項目漫長的延宕期間，俄羅斯恢復了前蘇聯時代的“格洛納斯”系統。2012年，“伽利略計劃”的技術測試還未完成，“格洛納斯”系統已經補足了24顆衞星，成了GPS之後第二個投入運營的全球衞星導航系統，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。中國的北斗系統起步雖晚，但後勁很足，第三代應用改進銣原子鐘和被動氫原子鐘的北斗三號衞星相對於格洛納斯和伽利略已沒有技術代差。在2020年完成全球組網的目標也是把握十足。

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

這麼一來，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和成本上並無明顯的優勢的全球衞星導航系統。更何況，即使最樂觀的人，也不應該指望曾經的利益協調問題會在系統建成和投入運營後一下子煙消雲散。

英國退出或者説被踢出伽利略計劃，其實不過是歐盟內部一些長久以來積累的矛盾，隨着英國的“脱歐”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，不得不説是英國和歐盟的雙輸局面——當然英國認為現在認輸比將來輸個更大的好。

《週日電訊報》（Sunday Telegraph）報導，英國財政大臣Philip Hammond已批准1億英鎊經費，用於研究脱歐後的自建衞星系統。而據專家預測，英國若要打造一套足以媲美伽利略的系統，可能需耗資約30億英鎊。

如果英國真的要另起爐灶，要自建一套衞星導航系統。可走的路線其實也不過三條，也就是中國、印度、日本方案：

1. 中國“北斗”系統路線：自主研發，從區域導航系統開始，逐步擴展到全球系統。

2. 印度IRNSS路線：衞星靠買，從區域導航系統開始，（將）逐步擴展到全球系統。

3. 日本準天頂衞星系統路線：抱大腿用GPS，發射少數導航衞星作為本國GPS系統的補強（日本多山，城市多高樓，GPS衞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封鎖，一個全球導航系統也不是現有的30億英鎊預算能砸出來的。所謂“媲美伽利略”的英國導航系統最終很可能止步於一個區域性、補充性的系統。 

 

不過，英國的國際影響力畢竟不同於日本。上圖中這些英聯邦國家，這些都是未來英國導航系統的潛在客户，而且這裏面除了印度（雖然IRNSS暫時還是個笑話），也就是英國看着還有自建衞星導航系統的能力。看看這些國家的分佈，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，説不定大英帝國還真有打造一套“日不落”全球衞星導航系統的想法？

可惜這不是1918年，更不是1818。

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作者：Harry 1986