時間:2009-03-19 00:00:00
全國兩會上,航天界代表提出建立以應用衛星為主的天基應急救援係統。這種俗稱為“太空救援隊”的體係的組建,將對國家經濟建設和軍事應用產生重大影響。
對於普通人而言,天基應急救援係統這個詞聽起來有點拗口。通俗一點說,這是以衛星等軌道航天器組成的應對大麵積自然災害的係統工程,也就是由減災救災衛星形成的應急係統。
2億美元的衛星能挽回20億美元損失
對於減災和救災而言,衛星能夠解決的無非就是這麽幾個方麵:預警、確定災區範圍及位置、評估災情嚴重程度、定位、通信聯係、及時發布消息。因此現在普遍使用的遙感衛星、氣象衛星、通信衛星、音頻視頻轉播衛星、通信中轉衛星和定位衛星,都可以為減災救災所用。
自人造衛星上天以來,人類不斷嚐試通過這種技術來降低自然災害的殺傷力。現在已經投入工作的各種衛星幾乎都可以應用於減災救災。例如原本以軍事用途為主的定位衛星就在各種自然災害中發揮了積極作用??汶川地震中,中國自主研發的北鬥定位係統就被廣泛應用。
再比如,氣象衛星就是人們所熟知的減災衛星之一。自1960年4月1日美國成功發射第一顆試驗氣象衛星以來,各種惡劣自然氣候災害對人類的威脅降低了很多。近30年來,氣象衛星每一次都能成功發現台風眼的形成,並且及時發出預警,據此為全球沿海地區挽回的經濟損失,難以估量。
航天專家、中國空間技術研究院研究員龐之浩介紹說:“美國每顆氣象衛星的製造及發射成本約為2億美元,但是其全壽命期挽回的經濟損失超過20億美元。投資氣象衛星是投入產出比非常高的一個航天投資項目。”
遙感衛星對於減災救災工作的作用也十分巨大。在災害出現前期,遙感衛星可以通過空中的光學拍攝或者雷達照射,提前偵知災害的來臨並發出預警,在災害發生以後還可以觀察確定災區的麵積以及具體的受災地點,以供決策者做出反應。現在中國及國際上專用的減災衛星主要就是由遙感衛星組成的係統。
危險的導航
人造衛星發展伊始,人類就意識到外層空間飛行器的巨大優勢。沒有衛星之前,通信、電視信號轉播、定位主要依托於地麵係統,比如深埋入地底的通信電線、光纜、無線通信基站等等。一旦遇到地震、洪水等自然災害,依托地麵站的係統在災區範圍內全部都會麵臨癱瘓。如果沒有衛星的幫助,要想指揮地麵或者空中力量進入災區現場,就必須重新設立臨時的地麵係統或者空中係統支援。否則在環境複雜並且氣候惡劣的災區,很難通信,更談不上指揮協同。
定位係統更是衛星的一大優勢,在美國GPS衛星定位係統廣泛應用之前,定位仍然主要依靠慣性導航、地磁導航、地形比對導航、星光導航。
在地震等突發性自然災害下,由於地貌突變地磁異常,很難使用地形比對和地磁導航。
慣性導航在衛星導航出現以前一直是飛行器的主要導航手段之一,但是隨著距離的增加會產生誤差疊加效應??在前蘇聯上空被擊落的韓國007號航班,就是由於慣性導航的誤差,偏離航線近千公裏,才誤闖禁區被擊落的。因此這種導航手段並不可靠,現在主要作為衛星導航的輔助手段存在。
而星光導航主要用於早期的海上作業,由於海麵沒有任何地標可供觀察,因此航海家往往會利用星座方位推算自己所處的經緯度??但由於使用複雜而且精度不高,現在已經很少使用。
以這次汶川地震的情況來看,定位的困難確實是基層部隊麵臨的重要挑戰。由於很多進入災區的部隊都非本地駐軍,對當地地理環境並不了解。而地震已經造成了河流改道和山體變形,原有的地圖基本上失去了作用。從現場情況看,凡配有北鬥或者GPS定位係統的部隊,往往能夠更快到達指定地點實施救援。
國際災害監測星座中的“北京一號”
天基應急救援係統並不是一個全新的概念,早在1999年7月奧地利維也納召開的UNISPACE III 會議上,歐洲太空局就和法國空間局商定了建立一套應對自然災害的國際空間協作機製,並且將之定名為《空間與重大災害國際憲章》,於2000年10月20日與加拿大空間局簽訂了該憲章。現今已經有包括中國在內的10多個國家和地區加入。
這個憲章首次規定了各國在遭遇自然災害時,有義務為其他簽約國提供衛星數據資源協助。汶川地震中,中國國家減災中心就通過“空間與重大災害國際憲章”機製,獲取了來自日本、美國、尼日利亞、英國、法國、德國、加拿大等7個國家空間機構的衛星遙感影像。
除了國際合作機製之外,2003年由英國薩裏衛星技術公司倡導的國際災害監測星座也正式投入運行,該星座是世界上第一個專門用於全球災害監測的衛星星座。現在共有5顆衛星在軌道上運行,全部按照統一的技術標準設計生產,但是由於發射次序的不同而略有差異。其中中國提供的北京一號衛星2005年升空,是星座中第四顆工作星,也是迄今為止光學分辨率最高的一顆,美國和歐洲也各自發展了自己的災害監測衛星係統。
我國缺乏高精度衛星技術
中國航天工業近年來雖然發展迅速,但仍然與世界先進水平存在一定的差距。
龐之浩介紹說,我國與發達國家差距最大的衛星技術主要在通信衛星上。中國現有的通信衛星隻能實現與固定地麵終端的通話,即便是曾經在珠海航空航天展展出的動中通係統,也不過是加裝了追星軟件和自動追星底座的車載平台而已,從技術上而言和固定通信站區別不大,而且所謂的移動中通信也隻是相對而言,如果速度太快或者路況不好就有可能丟失信號。
至今中國仍未有類似銥星係統或者國際海事衛星通信係統一類的手持式移動終端。此類係統雖然在平日由於使用成本高昂應用程度不高,但是一旦發生災難卻是非常重要的通信手段。尤其是在汶川地震發生後,地麵通信全部中斷,如果震區中仍保有一定數目的衛星通信器材,則仍能與區外單位聯係上。非常可惜的是,這方麵的準備並不充分,很多區縣與外界長時間失去聯係。
通信係統並不是中國衛星唯一的短板。作為一個發展中國家,中國雖然具備了較為完整的航天工業體係,但是仍然存在數量過少、質量不足的問題。在汶川地震前,中國並無已經投入使用的專用減災遙感衛星。2008年9月6日第一批光學遙感減災衛星才投入使用,而已經在計劃內的雷達星現在仍未投入使用。相對於國外已經使用的分辨率低於1米的遙感衛星,我國缺乏此種精度的衛星技術。
中國現有的北鬥定位係統在汶川地震中雖然應用良好,但是並非毫無缺陷。該係統現在隻有兩顆定位星,隻能進行二維空間定位,也就是說,海拔高度是北鬥係統無法獲知的。
本次兩會航天界人士所提出的天基應急救援係統,顯然並不是指某種具體硬件設備,而是指全麵地發展通信、定位、遙感等衛星技術,並且通過資源整合以及新機製的建立,令中國空間技術在救災減災方麵發揮更大的作用。
代表委員提出這個構想,很可能是基於對現有應急機製的反思。我國除了專用的減災衛星還在發展中之外,相關的管理機製也仍在完善成熟中。現在國內民用方麵的衛星圖像資源主要由中科院、國土資源部和民政部等多個單位分別處理,雖然有關自然災害的信息最終會匯總到民政部減災辦公室,但是流程仍未完全理清。
從係統學的角度來看,“天基應急救援係統”絕對不應該隻是某幾顆衛星或者某幾種技術,而是在出現突發自然災害時能夠立刻形成一個完整的衛星調控中心,及時處理、分析、傳達國內外相關的衛星信息資料。