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“一带一路”沿线国家航天情况介绍之印度

2016-03-30北京空间科技信息研究所刘韬朱鲁青

卫星应用 2016年2期
关键词:通信卫星频段航天

● 文| 北京空间科技信息研究所 刘韬 朱鲁青



“一带一路”沿线国家航天情况介绍之印度

● 文| 北京空间科技信息研究所 刘韬 朱鲁青

一、国家基本情况

印度共和国,简称印度,是世界四大文明古国之一。印度是南亚地区最大的国家,面积为298万平方千米,居世界第7位。总体来说,印度的地形复杂,气候变化很大,而且灾害众多。印度是联邦制共和国,总统是国家元首,但其职责是象征性的,行政权力由以总理为首的部长会议(即印度的内阁)行使。印度实行多党制,目前全国性大党主要有:印度国民大会党、印度人民党、印度共产党(马克思主义)、印度共产党、泰卢固之乡党。

印度矿产资源丰富,铝土储量和煤产量均占世界第五位,云母出口量占世界出口量的60%。印度已成为全球软件、金融等服务业重要出口国。根据印度统计部数据,2013—2014财年,印度农业、工业和服务业所占GDP比值分别为13.9%、26.2%、59.9%。

印度为不结盟运动创始国之一,历届政府均强调不结盟是其外交政策的基础,力争在地区和国际事务中发挥重要作用。冷战结束后,印度政府推行全方位务实外交。印度也是金砖国家集团成员之一。2015年7月7日,印度加入上合组织。中印在达赖喇嘛、安理会常任理事国、领土问题上有矛盾。

印度政府从1994年起开始面向私营资本开放移动通信业。印度电信市场是全球发展最快的电信市场之一。据印度电信监管委员会统计,截至2013年3月底,印度电话用户总数8.98亿户。其中,移动用户总数累计8.68亿,固定电话用户3022万。印度达到4亿手机用户约花费了15年的时间,但从4亿达到8亿多,仅花了3年时间。印度互联网用户增长飞快,印度电信管理局统计数据显示,印度的互联网用户数由2004年450万户,已增长到2013年2.3872亿户。2012年印度智能手机用户为2900万户,2013年为6700万户,2015年估计达到1.71亿户。计划到2019年智能手机的拥有率将提高到100%。

印度有多种宗教,教徒对其所信仰的宗教皆十分虔诚。印度居民尤其是女人皆不喝含酒精的饮料,对印度的女人不可行握手礼,打招呼时只能以合掌颔首的方式。观光客到印度须留意拜会的对方是信奉何种宗教,不可逾礼。若要参观宗教的圣物、庙宇时须穿着深色服装,并脱鞋,以示尊重。印度人洗澡、上厕所时一般用左手,所以认为左手是不洁净的,应以右手抓取食物或与人握手,并避免以左手递物给人。印度人认为头部是神圣的,故不用抚摸小孩和他人头部。

二、 航天政策与法律法规

印度的航天活动可以追溯到19世纪60年代,通过与技术领先的航天国家合作以及开展本国的航天研发,航天活动水平得到了大幅度提升。过去50年中,在印度空间研究组织(ISRO)领导下,印度已经建立了完备的航天组织机构,建成了一套完整的空间技术开发和应用体系;在航天器设计、研制和运行管理,以及航天系统在通信、电视广播、气象、灾害预警以及自然资源管理领域的应用均取得了显著的成就;已经具备了独立设计和制造卫星并用国产火箭发射国内外卫星的能力;实现了月球探测,并在亚洲率先成功开展火星探测。

1.航天政策与发展战略

印度一直将发展航天技术视作其提升国家地位和加快科技发展的重要手段。从20世纪70年代开始,将空间发展计划列入国家重点发展领域,不惜倾注巨资打造印度的“大国形象”。

2012年10月4日,印度政府批准了《印度航天“十二五”规划(2012-2017)》,印度航天“十二五”规划计划投资66亿美元,将进一步增强INSAT/GSAT卫星系统能力以及满足日益增加的转发器需求;建成印度区域导航卫星系统;提升对地观测卫星的性能;进一步扩展卫星应用领域;加强PSLV火箭和GSLV的运载能力,完成下一代地球同步轨道运载火箭GSLV MK III火箭的研制,使地球同步轨道运载能力达到4t;继续开展空间科学和行星际探索;增强天基灾害管理支撑;研究载人航天相关的关键技术。

除此之外,印度航天政策还包括了工业参与政策、商业化政策、遥感数据政策、卫星通信政策、国际合作政策、人力资源开发政策、技术能力改造政策等一系列政策,这些政策促进印度建设高费效比航天基础设施以及自主的航天器研制和运行能力,促进航天技术的技术转移。

2.航天相关法律法规

如果在印度进行卫星制造领域的投资,需遵守其外资政策,外资政策是由政府制定的,具体由行业政策和审批程序组成。印度的行业政策将全部行业分为禁止外资、部分开放及完全开放三种情况。印度的外资准入审批制度将外资准入的审批分为“自动批准”和“政府审批”两个渠道。

自动批准渠道的主管机关为印度储备银行(RBI)。凡是不能适用自动批准渠道的外国投资,都需要经过政府审批,外国投资促进署(FIPB)是政府审批渠道的主管机关,一般分为以下几种情况:需要工业许可证的行业(国防业便在其中)、外国投资者在印度相同领域已经有合资或合作企业的、不符合现有行业政策或在禁止外国直接投资进入的行业等。

三、航天组织管理

1.航天管理机构

航天委员会是印度航天管理的顶层机构,主要负责制定印度的航天政策,推进航天科学和技术的发展和应用;印度航天部(DOS)负责航天计划的制定,直接由印度总理办公室管理;ISRO负责航天技术的管理和实施,对外承担印度航天局的角色。同时,印度航天工业采用集中统一领导,上述三家单位——印度航天委员会主席、航天部部长以及ISRO主席由一人身兼三职。1992年,印度航天部成立Antrix公司,负责航天产品和服务(包括印度的卫星系统、卫星部件、卫星发射服务等)的全球市场营销,同时为用户提供人力资源培训和软件开发,该公司位于班加罗尔。

空间系统的建立及其应用由国家级委员会进行协调,这些国家级委员会包括INSAT协调委员会(ICC)、国家自然资源管理规划委员会和航天科学顾问委员会等(见表1)。

表1 印度主要航天机构

在卫星应用方面,遥感领域业务由NRSA管理,该局位于海德拉巴,负责遥感数据的接收、处理和分发。遥感局在海德拉巴附近的沙德纳加设有卫星地面站,负责接收印度遥感卫星、美国Landsat和NOAA卫星、法国SPOT等卫星的遥感数据。遥感局还负责印度174个县的可持续综合发展项目行动计划的规划和实施。遥感局在德拉登建有印度遥感研究所。

在通信卫星应用方面,印度电信管理局(TRAI)和电信总局(DOT)是主要管理部门。1997年,印度政府颁布了“印度电信行业管制法”(TRAI法),成立了TRAI。根据TRAI法,TRAI是一个独立的行业管制机构,管制印度电信行业。但是,印度政府又保留了DOT颁发许可证和制定电信政策的权力。尽管TRAI可以决定是否颁发许可证、颁发时间及数量,但发放许可证的具体工作还是要由DOT来做。这种电信市场的行政监管职权的分离和交叉覆盖埋下了DOT与TRAI之间矛盾的隐患。2000年1月24日,印度政府颁布了《2000年度电信管制修改法令》,收回原来的TRAI所拥有的准司法权,TRAI的职能只是市场管制和咨询。

☆ 印度航天机构地理位置分布

2.航天贸易往来相关管理机构

印度商工部(Ministry of Commerce and Industry)是印度国家贸易主管部门,其下设商业部和产业政策与促进部两个分部。商业部主管贸易事务,负责制定进出口贸易政策,处理多边和双边贸易、国营贸易、出口促进措施、出口导向产业及商品发展与规划事务。产业政策与促进部负责制定和执行符合国家发展需求目标的产业政策与战略,监管产业和技术发展事务,促进和审批外国直接投资和引进外国技术、制定知识产权政策等。产业政策与促进部下设有产业协助秘书处(SIA)、外国投资执行局(FIIA)、外商投资促进理事会(FIPC)等。

四、航天系统与设施

截至2015年底,印度已发射80颗卫星,在轨运行航天器37个,其中包括通信卫星、导航卫星、对地观测卫星、空间探测器、科学卫星和技术试验卫星。通信和遥感卫星研制和应用技术已经接近国际先进水平。印度目前已有极轨卫星运载火箭(PLSV)和静地轨道卫星运载火箭(GLSV)两个系列的运载火箭,建成了2个航天发射场,基本掌握了航天器制造、发射、地面控制和回收等技术,是目前世界上6个具备地球同步转移轨道发射能力的国家之一。印度计划在2020年赢得航天发射和航天器制造10%的国际市场份额。

1.航天系统

(1)卫星

1)通信卫星。截至2015年底,印度在轨通信卫星14颗,频段覆盖C、扩展C、Ku和S频段。

GSAT-7是由ISRO专为满足印度海军的战略和作战需求而研制的最先进的通信卫星,质量2550kg,设计寿命为10年,有4个Ku频段转发器、1个S频段转发器和3个UHF/C频段转发器。该卫星可以提供很多服务,从低比特率的话音到视频,再到高比特率的数据传输,还可通过保密数据网络将战舰、飞机和岸上设备综合在一起,大大加速了印度海军的现代化进程。

GSAT-8是印度的高功率通信卫星。卫星起飞质量约为3100kg,搭载了24个Ku频段大功率转发器和工作在L1和L5频段的双通道GPS辅助地球静止轨道(GEO)导航载荷。

GSAT-14卫星搭载了6个扩展C频段转发器和6个Ku频段转发器,更重要的是,该卫星作为实验平台还搭载了工作于20.2GHz和30.5GHz的2个Ka频段信标,用于研究印度区域的降雨和大气对Ka频段卫星通信链路的影响。

2)遥感卫星。印度的遥感卫星技术起步于20世纪80年代,目前,印度遥感卫星系统已从最初的“印度遥感卫星”(IRS)系列发展成为涵盖高分辨率光学成像和雷达成像的多个遥感卫星系列,如军民两用的“制图卫星”(Cartosat)系列,以及“海洋卫星”系列(Oceansat)、“资源卫星”(Resourcesat)系列、多频段的“雷达成像卫星”(Risat)系列等,光学系统最高分辨率0.8m(0.3m在研),雷达系统最高分辨率1m(0.5m在研),正在研发50m分辨率静止轨道成像卫星,这些卫星组成了综合对地观测卫星体系。这些卫星系统可提供从优于1~500m的多种空间分辨率图像数据,并在全球市场上进行商业销售。

3)导航卫星。“GPS辅助GEO增强导航系统”(GAGAN)是印度建设的GPS星基增强系统,由ISRO和印度机场管理局共同实施,系统建设的目的是在印度提供满足民用和航空应用的精度和完好性要求的星基增强服务。

印度区域导航卫星系统(IRNSS),由ISRO组织实施,是一个独立的区域导航系统,可以在印度领土及周边1500 km范围内提供定位精度优于20m的服务。截至2016年1月,印度共有5颗IRNSS卫星在轨运行。2015年4月30日,印度首次利用IRNSS进行了定位,提供了经度、纬度和高度信息。演示结果显示,IRNSS接收机只依靠来自4颗卫星的IRNSS信号成功实现了位置解算,可在1天内的18个小时中,在印度境内实现优于15m的定位精度。

4)空间探测器。印度非常重视发展空间技术,将其作为带动印度科学技术发展的重点领域。作为空间探测领域的新兴国家,印度目前已成功实施了月球探测和火星探测。2008年10月,印度成功发射了其首颗月球探测器月船-1,并向月面释放了撞击器。2013年11月,印度利用PSLV火箭成功发射了其首颗火星探测器“曼加里安”。印度的火星探测器充分继承了月船-1的成熟技术,为保障任务的成功,简化了有效载荷,实现探测器的轻量化,从而提升了任务的工程可靠性。

(2)运载火箭

印度已研制成功4种运载火箭,分别是卫星运载火箭(SLV-3)、加大推力卫星运载火箭(ASLV)、极轨卫星运载火箭(PSLV)和地球同步轨道卫星运载火箭(GSLV)。

2.航天设施

(1)发射场

目前,印度有两个发射场,分别是顿巴赤道发射场和斯里哈里科塔(SDSC)发射场。顿巴赤道发射场是印度第一个航天发射场,只用于发射小型探空火箭。印度所有的卫星发射均集中在SDSC发射场进行。2014年,SDSC发射场扩建基础设施,以满足每年5—6次的密集发射任务。

(2)地面站

总体来说,印度遥测、跟踪与控制网络(ISTRAC)负责对ISRO的所有卫星和ISRO的运载火箭任务进行遥测和跟踪。ISTRAC的主要任务是估算卫星进入太空的初始轨道、执行所有遥感和科学卫星的任务运控、运行和维护印度区域导航卫星系统(IRNSS)的地面段、执行深空任务的控制。“主控设施”(MCF)是印度卫星地面段的重要系统,位于印度南部城市哈桑(Hassan)以及中部城市博帕尔(Bhopal),主要负责地球静止轨道(GEO)和地球同步轨道(GSO)卫星发射入轨以后的操作和控制,如轨道部署、卫星状态维持以及轨道操作。MCF所控制的卫星包括INSAT、GSAT、Kalpana和IRNSS系列卫星。

印度遥感卫星地面站主要有遥测跟踪站和数据接收处理站两大类。遥测跟踪站主要由ISTRAC建立,数据接收处理站主要由NRSC建立。

☆ 印度南极遥感地面站

印度INSAT、GSAT通信卫星的运行控制由MCF负责。MCF的7个地球站组成一个综合设施。除MCF以外,DOT的网络运营控制中心(NOCC)也可以对INSAT卫星进行运控。NOCC建立的目的是与MCF一道,控制从卫星地球站到INSAT卫星之间的传输。

GAGAN地面系统由主控站(INMCC)、上行注入站(INLUS)、参考站(INRES)和通信链路组成。IRNSS地面控制段由2个IRNSS导航中心(INC),2个IRNSS卫星控制中心(SCC),9个遥测、跟踪与上行站(IRTTC),17个测距与完好性监测站(IRIMS),2个IRNSS授时中心(IRNWT),4个码分多址(CDMA)测距站(IRCDR),IRNSS激光测距站(ILRS)和数据通信网络(IRDCN)组成。

五、航天技术与应用产业

目前,在遥感卫星领域,印度已拥有高分辨率的光学和雷达成像技术、静止轨道和低地球轨道气象卫星研制技术、海洋卫星研制技术。在民用通信卫星领域,掌握研制C频段、扩展C频段和Ku频段通信卫星技术,尚不具备Ka频段通信卫星技术,军用通信卫星技术处于发展初期阶段。在导航卫星领域,正在构建区域导航卫星,并已具备导航卫星区域增强技术,但不具备全球导航卫星技术能力。

印度遥感应用产业发展最早,形成了较大的应用规模。卫星通信应用产业未完全对外开放,同时,印度通信卫星主要服务于东南亚国家,未形成全球业务覆盖。导航产业目前主要依赖美国GPS卫星,在航空业领域,发展了区域导航增强卫星,正在发展本国的区域导航卫星,印度本国的导航卫星应用产业发展潜力很大。

1.卫星通信运营服务产业

(1)总体情况

印度初步具备由卫星运营服务业和地面设备制造业组成的卫星通信应用产业。在某种程度,印度的卫星通信市场没有完全对外开放。

在卫星通信服务领域,ISRO与Antrix公司拥有在印度租售卫星转发器带宽的准垄断权。目前在印度至少有超过50%的商用卫星通信容量是由印度国产通信卫星提供的,余下的卫星通信容量需求主要由欧洲卫星公司、国际通信卫星公司和亚洲卫星公司等外国卫星运营商提供。但这些外国卫星通信容量必须转租给ISRO后才能在印度落地。ISRO直接参与了包括通信卫星制造和发射、卫星运营、政策法规制定以及部分服务提供在内的卫星通信产业价值链的全部环节,在印度的卫星通信市场中占据绝对主导地位。印度通信卫星用户包括军民商三个方面。

(2)重点机构和应用情况

ISRO是印度通信卫星的运营商。INSAT通信卫星由航天部、DOT、印度气象部(IMD)、全印电视台和全印广播台(AIR)共同投资。INSAT通信卫星由ISRO运管,INSAT转发器租赁由Antrix公司负责。同时,INSAT是多任务卫星系统,INSAT系统的管理和协调由ICC负责。

☆ ISRO的INSAT通信卫星业务2013年运行情况

INSAT通信业务主要有电信(尤其是VSAT业务)和电视广播业务。在电信业务方面,尽管增长速度慢于电视广播业务,但仍然占据INSAT卫星通信收入的绝大部分,尤其是VSAT服务稳步增长。目前,印度允许在扩展C频段(4.5—4.8GHz)和Ku频段进行商业VSAT服务,而ISRO是印度目前扩展C频段中较高频段的唯一运营商。HCL Comnet、HNS、Bharti Airtel、Tatanet、BSNL和Esselshyam公司是使用INSAT的主要的VSAT服务提供商。HCL Comnet是最大VSAT客户,租用INSAT的170MHz带宽容量,运营约22000个VSAT终端。HNS和Bharti Airtel是另外两个主要VSAT客户,服务于金融界、电子教育和电子政务应用。此外,INSAT蜂窝回程应用较少,印度75%的蜂窝回程应用由泰国的IPStar卫星提供,相关业务由印度BSNL公司代理。

印度通过RUKMANI项目,于2013年发射了首颗军事通信卫星——GSAT-7卫星,实现了集成通信网络系统(ICNS),主要为印度海军服务。之前,印度海军的海上通信依靠Inmarsat卫星。

在广播业务方面,信息和广播部(Ministry of Information and Broadcasting)批准的卫星频道数量从2009年的449个增加到2014年的793个。印度从2003年开始提供卫星直播电视(DTH)服务,发展速度以每月新增100万用户数发展。截至2014年3月,印度共6家付费DTH服务提供商,共有注册用户6482万户,该数字不含Doordarshan免费DTH客户数。

广播业务方面的主要客户是Tata-Sky电视台,租用了INSAT-4A卫星的12个Ku频段转发器。根据印度法规,C频段是视频分发到电缆终端的唯一可用频段,视频分发容量不仅租给了电视台还租给了电信港运营商,如Esselshyam、NSTPL、Indiasign、BSNL、Tata等公司。2011至2012年,由于INSAT卫星的技术故障,印度丢失了Sun和Airtel公司的DTH业务。

欧洲咨询公司(Euroconsult)最新发布的《2014年印度卫星通信市场》报告显示,印度卫星通信市场在过去几年中的年平均增长率超过7%,其主要驱动力是卫星电视直播付费平台、有线电视、移动电话网回程业务和企业或政府VSAT网对卫星通信的强劲需求。

2.卫星导航应用产业

(1)总体情况

截至2015年底,印度INRSS导航系统尚未形成应用能力,印度导航应用主要依靠美国GPS卫星系统和印度本国的GAGAN系统,印度初步具备由导航卫星运营服务业和地面设备制造业组成的卫星导航应用产业。印度卫星导航应用市场已经覆盖了国防应用市场、专业应用市场(测绘、航空、航海、渔业、铁路等)和大众应用市场。导航芯片、导航接收机,以及导航地图和软件市场发展较快。

(2)重点机构和应用情况

在GAGAN系统应用方面,由于印度额外征收税费,其燃料要比邻国,例如新加坡和迪拜贵50%~55%,因此印度航空领域一个主要考虑因素就是燃料成本问题,约占总成本的45%~50%。印度航空界希望以该项技术代替仪表着陆系统(ILS)。GAGAN可以为飞机提供非常精准的航线指引,同时可以节省时间和燃料成本。2013年,利用GAGAN系统,印度成为世界上第4个拥有卫星增强系统(SBAS)航线规划应用能力的国家。2015年4月21日,GAGAN通过接近和降落运行认证(APV 1),GAGAN是继美国广域增强系统(WAAS)和欧洲EGNOS系统后,第3个拥有这种能力的系统。GAGAN也是世界首个在赤道电离层区域运行的导航卫星增强系统,其电离层算法称为多层数据融合(MLDF 4)算法,由ISRO开发。

印度结合较强的IT技术,在GPS地面终端系统集成、GPS导航应用软件方面形成了百家争鸣的局面,GPS导航应用终端设备和导航软件相关企业很多。

未来,随着印度IRNSS卫星业务化运行,IRNSS卫星地面终端芯片、设备和软件的发展潜力很大。

3.卫星遥感应用产业

(1)总体情况

印度重视遥感卫星的产业化,已经形成较为完整的遥感卫星应用产业。1992年,航天部就成立了名叫Antrix的商业公司,积极参与国际航天市场的竞争,向国外出售遥感卫星数据是主要业务之一。

根据NSR统计的2014年对地观测卫星运营商市场份额可以看出,美国、法国、加拿大、意大利、以色列占世界前5名,印度处于第六名,约占全球对地观测市场的1.92%。

同时,印度十分重视遥感卫星在民用领域的应用,应用范围很广,如农作物的种植面积和产量估计、旱情警告和评估、洪水控制和毁伤评估、土地利用覆盖信息、农业气候监测、荒地管理、水资源管理、地下水开发、融雪流动的预测、水库管理、渔业开发、矿产勘探、森林资源调查等。民用领域的重要应用系统是国家自然资源管理系统(NNRMS)。NNRMS采用了天基和空基遥感系统、地理信息系统、精确导航定位系统、数据库、网络基础设施和先进的陆基测绘技术等。

(2)重点机构和应用情况

在商业图像数据销售方面,航天部旗下的Antrix公司是印度遥感卫星的运营商,根据印度遥感数据政策,可以对外销售1m分辨率的卫星图像。例如,Cartosat-2卫星1m分辨率图像的国际销售价格是每景780元,每景图像大小为9.6km×9.6km。存档数据价格较低,6至12个月的存档数据为每景590美元。

☆ 印度国际合作主要领域

在民用方面,遥感应用和面向地理空间技术的项目在国家、地区、州和地方层面通过NNRMS的多方位的实施架构实现。

六、航天国际合作

印度凭借特有的外交优势,和各航天大国左右逢源,持续推进航天国际合作,并积极笼络第三世界国家,国际航天影响力逐年提升。ISRO在多方面与国外航天机构和航天相关机构开展双边和多边合作,包括联合研制卫星、有效载荷研制、科技发展、和平利用外层空间、优化空间政策、建立或加强国家间关系等。

参考文献

[1]Telecom Regulatory Authority of India. 2013-2014 Annual report.

[2]Kongsberg Satellite Services (KSAT) is awarded a contract to provide ground station services to Indian Space Research Organization (ISRO) of Bangalore India.http://www.kongsberg.com/en/kog/ news/2012/december/1412isro/.

[3]张春海等.印度卫星导航系统概述[J].电讯技术,2014,54(2):231-235.

[4]JEAN-BAPTISTE THEPAUT,et al. Profiles of Government Space Programs,Analysis of over 80 countries & agencies,Euroconsult Research Report.2015.

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