伽利略导航授时系统还能安全使用吗?
19年7月,欧洲伽利略卫星导航系统突然发生了严重的故障,连续170个小时不能工作,这对于一个雄心勃勃的全球卫星导航系统来说,无论从技术上还是从声望上都是沉重的打击。幸好除了伽利略之外,这个世界上还有美国的全球定位系统(GPS),俄罗斯的全球卫星导航系统(GLONASS)和中国的北斗卫星导航系统在正常工作。因此,用户们似乎没有感觉到自己的应用受到什么损害。然而,在卫星导航界看来,这却是一个空前严重的事件。那么,人类还能够相信和依靠卫星导航系统吗?
伽利略系统曾经发生过星上原子钟大面积失效的严重事故。不过这次系统服务中断倒不是星钟的问题,而是地面系统惹了麻烦。
在解释这个问题之前,我们首先还是要回到卫星导航系统的原理上。每颗导航卫星所发射的信号内容,简单说起来,就是“我这里现在几点了”。这个时间信息由星上的原子钟生成,应该说是相当的。然而30多颗卫星的原子钟,彼此之间多少会有一些差异。这些原子钟和地面生成的标准时间也会有一些差异。如果不做干预,随着时间积累,差异会越来越大。电磁波的传播速度是每秒30万公里。那么,即使是1个纳秒的时间误差,也会造成0.3米的测距误差。因此,各个卫星导航系统都要定时用地面标准时间来修正星上原子钟,让它们尽量保持时间同步。