美國GPS系統面臨歐盟與中國衞星的競爭壓力——《華爾街日報》

5月發射的一顆北斗導航衞星。圖片來源：楊志遠/Zuma Press美國全球定位系統(GPS)創立近50年後，其作為全球黃金標準定位服務的聲譽正面臨威脅。

負責運營GPS的美國軍方正在用更現代化的衞星升級該系統，這些衞星可以在更多室內和難以到達的空間為非軍用設備提供更精確的座標。但面向民用領域的下一代GPS服務預計要到幾年後才會投入使用。

儘管學者和國家安全官員告誡稱，GPS升級延遲並不意味着該系統正在失效，但他們表示，其他國家更現代化的系統可能會以犧牲華盛頓的利益為代價，讓這些國家獲得對全球商業的影響力。例如，中國在向非洲和亞洲國家官員做推介時，將其先進的衞星服務作為商業和研究合作的賣點。在極端情況下，一國政府可能會向競爭對手提供不準確的數據，使依賴其信號的智能手機和車輛在衝突期間無法使用。

起源

GPS曾出現在科幻小説中，後來通過向民用領域提供一種新的免費使用功能，開創了所謂的定位、導航和授時行業。這項最初為軍方開發的服務已成為智能手機、船舶和智能設備即時確定位置的不可或缺的工具。

五角大樓於1973年首次批准GPS計劃。美國空軍於1978年發射了該系統的第一顆衞星，到1995年系統全面投入使用。五角大樓最新成立的太空軍後來接管了GPS發射的管理工作。

非軍事用户對GPS的依賴程度已遠超最初設計者的想象。優步司機常依賴智能手機的GPS數據來尋找乘客並規劃路線。電力公司利用該系統的精密原子鐘，能在毫秒級時間內檢測輸電故障。

與此同時，其他國家也在自主構建衞星導航系統。俄羅斯的格洛納斯系統和歐盟的伽利略系統同樣提供全球覆蓋，而日本和印度的衞星則向本國及周邊區域播發數據。

2020年中國國際服務貿易交易會上展出的北斗衞星導航系統模型。圖片來源：王聽書/路透社### 中國的全球覆蓋

中國的北斗系統曾是一個簡陋的區域網絡，衞星接收器笨重且幾乎沒有非政府用户。自2000年發射最初兩顆衞星以來，該系統已取得顯著發展。2020年，中國北斗系統實現了全球覆蓋目標，目前有46顆在軌衞星覆蓋全球，數量超過美國宣稱服務於GPS的31顆衞星。

中國的衞星導航網絡由地面至少30個高精度監測站支撐，號稱能將用户定位精度提升至釐米級。該服務還具備基礎的雙向通信功能。

就在去年蘋果公司大肆宣傳其最新iPhone創新功能——通過衞星呼叫緊急救援——的數天前，中國競爭對手華為技術有限公司以同類公告搶盡風頭。華為Mate50智能手機不僅憑藉衞星救援功能令觀察人士驚歎，更因其依託的是北斗系統基礎設施而引發關注。

美國情報及國家安全機構支持的技術投資公司In-Q-Tel執行副總裁莎拉·西沃爾表示：“GPS曾被認為對其他全球系統的優勢已不再明顯，其主導地位正在削弱。”

GPS的工作原理是通過每日繞地球兩圈的衞星羣廣播精確時間測量數據。地面設備通過接收多顆衞星的時間戳來確定自身位置。

GPS通過獨立於民用信號的軍用加密頻段為美國導彈、艦船和部隊導航。其昔日的統治地位甚至使得其他國家的軍隊也不得不依賴五角大樓控制的這套系統。

由於民用信號免費開放，中歐俄的衞星導航系統並未直接為母國創造利潤。美國資助的非營利組織Mitre公司榮譽研究員約翰·貝茨指出，除了"炫耀權"和對本國航空航天產業的推動，這些系統的直接收益可能難以量化。貝茨曾參與GPS現代化改進工作。

但新系統更先進的功能難以忽視。例如，未來智能手機、汽車和工業設備的製造商可能會決定不再默認使用GPS，轉而優先依賴中國信號。

“GPS現代化進程中存在一定慣性，“貝茨表示，“它無法從零開始設計。“例如，美國計劃保留GPS原有無線電頻率（即使新增頻道），以避免數十億依賴設備被淘汰。

太空軍在聲明中稱，GPS仍是該領域的黃金標準。“儘管其他國家可能宣稱在精度和可用性方面取得同等改進，但GPS在完整性方面仍遙遙領先，且是唯一獲國際航空使用的系統，“該軍種太空系統司令部的女發言人表示**。**

1月發射的一顆GPS衞星。圖片來源：Joshua Conti/Ussf/Zuma Press### 美國計劃

美軍長期計劃通過可升級的現代化衞星羣來提升GPS，以提供抗干擾性更強的精準座標。新一代衞星通過名為L5的新頻段向民用用户傳輸數據。

經歷多次延誤後，太空軍現有17顆配備L5的衞星在軌運行，但尚未達到可靠系統所需的24顆現役衞星。部分已造好的衞星仍存放在科羅拉多州倉庫，等待獲得發射資金。

一位太空軍發言人表示，採用新頻段的系統將持續擴展，並將在2027年前全面投入使用。另一批衞星羣計劃於2030年代啓用。根據美國政府問責辦公室2021年發佈的報告，這兩項核心衞星升級項目的總成本預計將超過150億美元。

緩慢的部署進度令馬克·蒙哥馬利感到擔憂。這位退役海軍少將領導着聯邦授權的美國網絡空間日光浴室委員會，該組織負責制定針對潛在網絡攻擊的防禦策略。他指出，從港口起重機到蜂窩網絡，依賴GPS的民用產業是美國防務官員的盲區。

“這個系統對我們的關鍵基礎設施至關重要，但我們幾乎沒有任何彈性保障，事實上美國系統已開始衰退，“蒙哥馬利表示。他敦促太空軍加快未來發射計劃。

洛克希德·馬丁公司（已建造四顆儲備衞星）表示其中一顆計劃於2024年年中發射。項目管理部門主任朱莉·貝斯特稱，該公司為其衞星配備了一系列新功能，並優化了生產流程"以幫助我們加速GPS系統的升級與交付”，同時強調這家國防承包商"已做好準備支持美國太空軍計劃的GPS發射節奏”。

德魯·菲茨傑拉德是《華爾街日報》駐華盛頓記者，聯繫方式：[email protected]。東京記者楊傑對本文亦有貢獻。

出現在2023年10月16日的印刷版中，標題為《美國的“黃金標準”GPS面臨落後於競爭對手系統的風險》。