作者：张记炜

俄罗斯的格洛纳斯系统是继美国GPS系统后，全球第二个建成并使用的卫星导航系统，在经过多年的发展之后具有突出的业务能力。近年来，随着中俄两国合作的不断深化，格洛纳斯系统与北斗系统的合作也在不断加强，为俄罗斯在全球导航领域提供了有力支持。2022年2月，在中国冬奥会期间，中俄两国首脑举行会晤，并签署了15个合作文件。其中《中国卫星导航系统委员会（中华人民共和国）与俄罗斯国家航天集团（俄罗斯联邦）关于北斗和格洛纳斯全球卫星导航系统时间互操作的合作协议》为两国在卫星导航系统领域合作再次提供新的契机。

图1  不同发展阶段的俄罗斯卫星导航

1 俄罗斯全球卫星导航系统的发展历程

早期探索

利用卫星进行导航的这一想法最早是在1957年苏联科学家探究将射电天文学技术应用于航空导航时而产生的。此后，苏联的相关机构进行了进一步的研究，以确保导航系统的精确定义、全球应用、日常使用和不受天气条件影响。这些研究成果在1963年苏联的第一个低轨道系统——“蝉”（Цикада）的研制过程中得到了应用。1967年，苏联首颗国产卫星导航“宇宙-192”（Космос-192）发射入轨，开始了苏联卫星导航系统的建设。1979年，由4颗卫星组成的“蝉”系统投入使用。这些卫星被置于1000公里处的圆形轨道上，倾角为83°，他们的轨道平面沿赤道均匀分布。用户能够每隔一个半小时与一颗卫星进行联系，并花5-6分钟的时间来确定位置。该系统还装有接收测量设备，能够探测紧急情况下的无线电信号。当卫星接收到了这些信号后，能够将其传送到地面站来计算精确坐标。

转型发展

由于低轨道卫星系统不能满足用户以及任务的需求，苏联需要建设一种通用的卫星导航系统。在经过全面的研究之后，苏联决定发射24颗卫星，使其平均分布在三个与赤道倾角为64.8°的轨道平面上，来组成全球卫星导航系统。这样能够确保即使是在几个卫星的导航仪失灵的情况下，苏联境内的导航服务依然可以照常使用。1982年10月，随着“宇宙-1413”（Космос-1413）卫星的发射，俄罗斯高轨道卫星导航系统——格洛纳斯（ГЛОНАСС）开始了研制试验。苏联解体之后，该系统由俄罗斯继承，并于1993年正式投入运行。1995年俄罗斯完成了由24颗卫星导航组成的第一代格洛纳斯系统的部署，开始了正常的运行。

攻坚克难

但是俄罗斯在90年代面临的严重经济问题使得其太空建设的资金大量减少，到2002年，俄罗斯的全球卫星导航系统仅剩7颗卫星能够正常运行，无法为俄罗斯提供正常的导航服务。鉴于此，俄罗斯于2002年启动了“2002-2011年全球导航系统”的联邦目标规划（Федеральная целевая программа）。在该提案的实施下，格洛纳斯系统得以保存并实现了现代化。2003年，首颗现代化卫星——格洛纳斯-M型卫星发射升空，并于2004年12月开始正常工作。到2009年3月，在轨工作的卫星已增加到20颗，其中包括3颗格洛纳斯-M型卫星。2011年，随着最后一颗格洛纳斯-M型卫星成功运行，俄罗斯的全球卫星导航系统的在轨可用卫星达到24颗，基本实现了满星座的部署计划，标志着其全球卫星导航系统的现代化任务开始进入第三阶段。

图2  格洛纳斯-M型卫星

不断进步

随着卫星导航技术的应用条件和领域越来越广泛，为了满足新形势的需求，俄政府在2012年发布了“2012-2020年格洛纳斯系统的维护、开发和使用”（Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012-2020 годы）的发展计划。新的提案提出要提高格洛纳斯系统的能力，确保其具有竞争力，实现俄罗斯在全球导航领域的领导地位。在该计划的指引下，2013年的时候，格洛纳斯系统实现了29颗卫星同步在轨，其中23颗处于运行状态，能够在全球范围内提供完整的导航服务。同时俄罗斯也在研制第三代卫星——格洛纳斯-K型卫星，并于2011年、2014年、2020年分别发射了三颗该型卫星。2020年2月，俄罗斯卫星制造商列舍特涅夫信息卫星系统公司（Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнёва）宣布，到2022年将有9颗格洛纳斯-K型卫星发射组网。

图3  格洛纳斯-K型卫星