第18期
壹、新聞重點
美國發展全球定位系統(Global Positioning System, GPS)已超過50年。第3代系統(GPSⅢ)預定在2018年12月發射第1個衛星,10月已將所有裝備檢測完畢上車,準備運往佛羅里達州卡納維拉爾角(Cape Canaveral)空軍基地。中國在2018年10月15日也發射北斗三號系統第15、16個衛星。預計在2018年底覆蓋「一帶一路」國家,展開基本運作,2020年完成35顆衛星建置,提供全球服務。同時,歐盟、俄羅斯、日本及印度均持續研發「全球導航衛星系統」(Global Navigation Satellite Systems, GNSS)或「區域導航衛星系統」(Regional Navigation Satellite Systems, RNSS)。
貳、安全意涵
一、美國GPS Ⅲ衛星科技仍引領全球
美國自1973年開始發展GPS,第1代衛星共11個,在1978-1985年間送上軌道,第2代(GPSⅢ)有4型衛星在1989-2016年間陸續發射60多顆。第3代衛星(GPSⅢ)製造係美國空軍於2016年委託洛克希德馬丁(Lockheed Martin)公司執行,該衛星將委由太空探索科技公司(Space X)於2018年12月開始發射。GPS Ⅲ將有ⅢA及ⅢF兩型,共34個衛星。相較於GPS Ⅱ,新研發的GPSⅢ之精度將提升3倍、軍事用途精度則提升8倍、運作壽期提升2倍達15年,抗干擾能力也增強。[1] 使用戶在任何地點都能接收到訊號,避免收訊出現死角,研發科技仍引領全球。
二、俄羅斯、歐洲及中國全球導航系統各有所長
蘇聯在1957年發射第1個進入軌道的人造衛星史波尼克(Sputnik 1),開啟了美蘇太空競賽。俄羅斯自1976年開始發展格洛納斯系統(GLONASS),在1982-2014年間,陸續發射原型、M型及K型等3類超過120顆衛星進行更替,外界多認為該衛星具有較高的抗干擾能力。歐盟伽利略系統(Galileo)則在2003年開始研發,規劃2011-2020年間發射30個衛星,用途以民用為主。中國北斗1號自1994年開始研發,在2000-2012年間發射42顆衛星。北斗3號衛星規劃於2015-2020年間發射35顆衛星。值得注意的是導航用原子鐘(atomic clocks)係2012年購自瑞士,並以逆向工程取得關鍵技術。[2] 北斗3號系統透過建設中國國內外2千多個陸基增強系統,更可提高定位精度到1公分, [3]精度不遜於美歐。
三、各個系統的民用領域均開放互通使用
美國、俄羅斯、歐盟、日本、印度及數個國際組織為鼓勵全球導航衛星系統之國際合作、透明化、兼容性及作業互通性,組成「全球導航衛星系統國際委員會」(International Committee on Global Navigation Satellite Systems)。在和平使用太空的原則下,免費開放各國及每個人普遍、和平使用各系統,也使該系統在工程測量、行進導航、地圖定位、武器導引、精確對時、農漁牧業及災害救援等民用領域不斷擴大。
參、趨勢研判
一、先進國家發展GNSS強化作戰效能
美國、俄羅斯、日本及歐洲等國在發展各類武器系統時,從行進定位、精準打擊到指管通資情監偵(C4ISR)均高度依賴衛星及GNSS。未來武器若欲提高精準打擊,無人載具行進,避免受制於他國,擁有自主GNSS將是軍事衝突致勝關鍵。美國GPSⅢ可接收不同系統的定位訊號,希望提高精度及抗干擾性。日本及印度基於軍事需求,也積極建構自主區域導航衛星系統,以強化作戰效能。
二、中、俄積極發展反衛星武器威脅美國及其友盟
中國與俄羅斯積極強化GNSS及反衛星武器(Anti-satellite weapon, ASAT)。中國軍事戰略方針自2003年建置北斗1號系統後,即把「打贏高技術條件下局部戰爭」調整為「打贏資訊化條件下的局部戰爭」,說明北斗衛星在資訊化作戰的關鍵角色。同時中國也發展雙城-19、動能-2及伴星-1多種反衛星武器。俄羅斯研發PL-19 Nudol等反衛星武器。美國國家情報總監2018年3月評估認為,兩國反衛星武器將在短期間將具有初始能力,如導能武器(directed energy weapon),將在必要時破壞美軍戰力。 [4]
三、北斗系統推廣民間運用恐影響我國家安全
在中國國外應用上,北斗將提供「一帶一路」沿線國家服務,落實《推動共建一帶一路的願景與行動》有關「完善空中(衛星)資訊通道」指導,積極建構「天基絲路」。在中國國內,除開發北斗核心晶片,期能完全掌握衛星產業鏈。現已在國產手機、共用單車、營業用車及漁船強制裝載北斗系統,將持續推廣至手錶、學生卡裝載。未來手機裝載北斗系統,並完成晶片核心技術研發,將有利於中國對台軍事監偵。
四、反衛星的不對稱能力是我未來強化重點
我國要發展可直接打擊衛星的武器有資源上的限制,但可持續發展無人載具、增購機動化雷達系統、干擾器(中科院正積極研發「單兵導航衛星干擾系統」、「衛星導航干擾系統」、「合成孔徑雷達衛星反制系統」)、整合預警系統及強化反飛彈能力等作法,削弱中國在衛星的軍事運用,遲滯作戰節奏,以創造不對稱能力。
附表、全球及區域導航系統概況
國家
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系統名稱
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衛星數
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建置時間
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精度
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衛星壽期
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軌道高度(公里)
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美國
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全球定位系統(GPS II)第2代
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31
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1997-2016年
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1.8公尺
(開放)
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7-10年
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20,180
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全球定位系統(GPSⅢ)第3代
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32
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2018-2034年
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50公分
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15年
|
20,180
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歐盟
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伽利略系統(Galileo)
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30
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2020年
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1公尺(開放)
1公分(加密)
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12年
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23,222
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俄羅斯
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格羅納斯系統(GLONASS)
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24
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1982-2014年
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2.8公尺
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10年
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19,130
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中國
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北斗系統(BDS)2號
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16
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2008-2012年
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25公尺(開放)
10公分(加密)
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12年
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21,500
~35,800
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北斗系統(BDS)3號
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35
|
2015-2020年
|
6公尺(開放)
10公分(加密)
|
12年
|
21,500
~35,800
|
印度
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印度區域導航系統(NAVIC)
|
7
|
2013-2018年
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10公尺(開放)10公分(加密)
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10年
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36,000
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日本
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準天頂系統(QZSS)
|
7
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2010-2023年
|
1公分
|
10年
|
-
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法國
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朵麗絲系統(DORIS)
|
7
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1990-2018年
|
2公分
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5-12年
|
-
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說明:加粗框為區域導航系統,資料整理自各系統的官方網站https://www.gps.gov/; https://www.gsa.europa.eu/galileo/services/initial-services; https://www.glonass-iac.ru/en/; http://www.beidou.gov.cn/; http://qzss.go.jp/en/
[1]“Unbelievable accuracy: GPS III,” Lockheed Martin, https://www.lockheedmartin.com/en-us/news/features/history/gps-iii.html; “Lockheed ships USAF’s GPS III SV01 satellite for launch in December,” Air Force Technology, August 28, 2018, https://www.airforce-technology.com/news/lockheed-usaf-gps-iii-sv01-satellite/
[2]“SPECIAL REPORT-In satellite tech race, China hitched a ride from Europe,” Reuters, December 23, 2013, https://www.reuters.com/article/breakout-beidou/special-report-in-satellite-tech-race-china-hitched-a-ride-from-europe-idUSL4N0JJ0J320131222;負責導航衛星用氫原子鐘和銣原子鐘逆向工程的是中國科學院上海天文臺、武漢物理與數學研究所。
[3]〈中國北斗步入高精度位置服務新階段〉,《經濟參考報》,2018年6月1日,http://www.jjckb.cn/2018-06/01/c_137221566.htm;〈「北斗」發力 動態釐米級定位來了〉,《科技日報》,2018年5月17日,http://www.stdaily.com/kjrb/kjrbbm/2018-05/18/content_671824.shtml。
[4]Daniel Coats, Worldwide Threat Assessment of the US Intelligence Community (Washington D.C.: Office of the Director of National Intelligence, 2018), p. 13.