● 文|北京空间科技信息研究所 刘韬
“一带一路”沿线国家航天情况介绍之巴基斯坦
● 文|北京空间科技信息研究所 刘韬
历史上,巴基斯坦与印度原是一个国家,1858年沦为英国殖民地,1947年印巴分治,分别脱离英国殖民而独立。1971年,因国内外因素,巴基斯坦分裂,东巴基斯坦独立为孟加拉国。巴基斯坦全国共有旁遮普省、开伯尔—普什图省、俾路支省和信德四个省,首都伊斯兰堡,此外还有巴控克什米尔地区以及7个联邦直辖部落专区。人口1.97亿,为世界第六人口大国。最大城市卡拉奇人口为2100万,第二大城市拉合尔,人口1000万,首都人口150万。
巴基斯坦政治体制为半总统共和制,实行政府、议会和法院三权分立。巴基斯坦第一、二、三产业占GDP的百分比分别为21.4%、20.9%和57.7%(2012年数据),第三产业对于巴基斯坦整个国民经济的发展起着举足轻重的作用,但第三产业以批发和零售(约占GDP 17%)等低端服务为主,多依附于农产品。2013~2014财年主要经济数据如下(注:巴财年始于7月1日,截至翌年6月30日)国内生产总值:2250亿美元,外汇储备:152.38亿美元(截至2015年2月)。
巴基斯坦奉行独立和不结盟外交政策,注重发展同伊斯兰国家和中国的关系。致力于维护南亚地区和平与稳定,在加强同发展中国家团结合作的同时,发展同西方国家的关系。支持中东和平进程。2015年是双方商定的“中巴友好交流年”。截至2014年底,中国在巴方直接投资金额约32.4亿美元。巴来华实际投资1.1亿美元。
巴基斯坦2000年开始对外开放电信行业,大量外资涌入,推动行业高速增长。截至2013年,巴基斯坦有大的移动通讯运营商5家,用户1.36亿;固定电话和无线本地环路(WLL,类似小灵通)用户分别为310万和250万;电信覆盖率达77%,高于本地区其他国家(斯里兰卡55% ,印度37%)。2014年4月,3G、4G牌照成功拍卖,巴基斯坦电信市场有望在将来一段时间保持适当规模和速度增长。但受经济发展水平、人口密度、地质状况等因素影响,北部高海拔地区、部落区和偏远农村的通信网络建设相对落后。近年,巴互联网发展迅速。2003年,巴互联网用户只有200万,到2013年已达到3000万。互联网普及率由2003年的1.34%提高至2013年的16%。
根据宪法规定,巴基斯坦的国教为伊斯兰教,伊斯兰教徒占全国人口总数的95%。任何违背伊斯兰教戒律和触犯伊斯兰教禁忌的言行均会被认为是亵渎犯罪。
巴基斯坦是发展中国家,航天预算占本国GDP的比例仅为0.05%。在国家层面,尚未出台航天政策,也未出台航天法,但国家有关法律涉及航天活动。巴基斯坦没有完整的航天组织管理体系。
1.航天政策与发展战略
巴基斯坦尚未制定航天政策,但制定了航天发展计划。2011年7月,巴基斯坦总理批准“巴基斯坦2040年前空间项目”(PSP-2040)发展计划,旨在让航天技术受益于人民,充分发挥航天的潜力,带来社会和经济效益。根据该计划,到2040年,巴基斯坦将发射5颗地球静止轨道卫星和6颗低轨卫星。
5颗地球静止轨道卫星中的2颗已发射,正在规划的是Paksat-MM1、Paksat-MM2和Paksat-II通信卫星。6颗低轨卫星为PRSS-O1/O2/O3和PRSS-S1/S2/S3遥感卫星。
2.航天相关法律法规
巴基斯坦尚未制定航天法,但国家有关法律涉及航天活动,主要体现在航天领域贸易投资和卫星应用方面。
目前,巴基斯坦相关机构对航天法的制定进行了讨论和研究,研究主要指出了制定航天法所面临的问题和今后的工作部署设想。巴基斯坦制定航天法的主要障碍存在于3个层面,宪法层面、管理层面和组织层面。在宪法层面,“空间”一词未在联邦立法列表中提及;在管理层面,空间和高层大气研究委员会(SUPARCO)受联邦政府管理,但是,各省政府有独立的立法权;在组织方面,SUPARCO的上级机关,即国家指挥局(NCA),主要负责卫星技术领域战略规划,而巴基斯坦电信管理局主要对卫星服务商进行管理。总之,巴基斯坦尚无空间立法机构,也缺乏管理和控制国家空间活动、实施空间政策的宪法法令。对于航天法的制定,近期主要工作设想是着眼于在国家层面落实国际空间法。研究提出分“三步走”,首先,实施PSP-2040;其次,通过议会立法,建立国家航天局;最后,制定国家空间政策。
涉及航天的有关法律主要有航天领域投资相关法律和卫星应用方面的相关法律。在卫星应用相关法律方面,由于巴基斯坦仅有通信卫星,尚无遥感卫星,因此其相关法律、法规、条例和政策主要涉及通信卫星在广播、电视和电信领域的应用,例如巴基斯坦电信法(1996),卫星服务提供商登记法规(2004),有关全球个人移动通信的卫星许可证政策等。
3.航天国际合作
作为巴基斯坦航天技术发展的主要管理机构,SUPARCO广泛参与国际合作,其国际合作伙伴来自联合国、美国、俄罗斯、欧洲、中国、日本等组织或国家,合作机构包括航天国际组织、航天相关学会、宇航企业和科研院所等,合作形式包括双边和多边合作,合作领域包括联合研究、能力建设、技术升级和科学技术培训等(见图1)。
图1 巴基斯坦SUPARCO国际合作情况
1.航天管理机构
巴基斯坦航天管理机构主要有SUPARCO和NCA,SUPARCO主要负责航天系统的规划、发展和运管,NCA主要负责卫星技术领域战略规划。
巴基斯坦1961年成立SUPARCO,成立之初,由于预算紧张导致航天项目极少,直到21世纪初期,随着政府预算的增加和一系列项目获批,该国的航天事业才走上发展的轨道。SUPARCO总部位于卡拉奇,下属机构包括:位于卡拉奇的空间应用与研究中心、空间和大气科学部、国家遥感和地理信息中心(NCRG)、遥感卫星研究和开发中心;位于拉合尔的通信卫星研究和开发中心、遥测跟踪与控制中心、卫星应用和研究室,位于伊斯兰堡的卫星地面站、电离层研究站、地球磁场观测台,位于木尔坦的空间和大气研究站,位于白沙瓦的空间应用和研究中心。
从2005年开始,SUPARCO开展国家航天发展项目(NSDP),主要任务是升级Paksat通信卫星、至少发射1颗对地观测卫星,并建立自主的航天器制造能力。
巴基斯坦卫星应用主要集中在通信领域。通信卫星应用的管理机构主要有信息技术部(MoIT)、巴基斯坦电信管理局(PTA)、频谱管理委员会(FAB)、信息与媒体发展部(MoIMD)、巴基斯坦电子媒体管理局(PEMRA)等等。
MoIT成立于2002年,该部由资讯科学技术部和电信部两部分组成,是巴基斯坦政府规划、协调、指挥、开展信息技术和电信领域项目的职能部门。PTA是巴基斯坦电信行业的监管机构,于1997年根据修改后的电信法设立。其主要职责包括牌照发放、运营商监管、频谱管理、消费者利益保护、普遍服务义务、电信设备认证、推进互联互通、资费监督、调查并裁决针对运营商的投诉和其他索赔等。FAB负责以有偿的方式发放一切无线电频谱,协调国防和民用无线通信系统,控制所有新的无线基站的位置选择和审查所有无线通信牌照的使用。同时,在履行其法定义务时也会受到国际电信联盟(ITU)建议的指导。
巴基斯坦电信行业实施完全市场化的运营管理方针。目前共有1家固话运营商、5家移动运营商、8家宽带运营商,以及负责政府和军队通信服务的国家电信公司(NTC)、负责巴控克什米尔地区通信的特殊通信组织(SCO)。
巴基斯坦重视广播、电视领域的内容监管,主要内容监管机构是MoIMD和PEMRA。MoIMD主要负责相关政策的制定。PEMRA负责电视与无线电广播服务与系统的授权,以及相关企业监管。
2.航天贸易往来相关管理机构
与航天基础设施投资相关政府重要部门包括巴基斯坦商务部、投资局(BOI)和联邦税收委员会(FBR)等。
商务部是贸易主管部门,主要职责包括国内外贸易管理和政策制定、出口促进、公平交易、多双边贸易协议谈判、保险行业监管等。
BOI主要职责包括在投资商与其他政府部门之间发挥联络和纽带作用,建立投资对接数据库,提供投资所需的必要信息和咨询服务。BOI在各省均有分支机构。FBR负责制定和实施税收政策,以及联邦税种的征收和管理,海关为其下属部分。近年来,巴基斯坦政府为提高财政收入,不断扩大税基和加强税收监管。外国公司和外国人与巴基斯坦当地公司和国民同等纳税。
目前,巴基斯坦发展了通信卫星和技术试验卫星,正在发展业务型遥感卫星。在地面设施方面,建立了与Paksat通信卫星配套的地面站,在遥感卫星方面,建立了斯波特(SPOT)、诺阿(NOAA)、陆地卫星(Landsat)、风云(Fengyun)等国外卫星的数据接收站和低轨卫星遥测跟踪与控制站。
1.航天系统
(1)卫星
截至2015年5月,巴基斯坦共发展了4颗卫星(不计租用他国的卫星),其中,3颗为技术试验卫星,1颗为民商用通信广播卫星(见表1)。
表1 巴基斯坦卫星情况表
1)通信卫星。巴基斯坦卫星(Paksat)是SUPARCO运营的民用通信卫星,主要为巴基斯坦提供通信、广播和宽带多媒体业务,包括Paksat-1和1R两颗卫星。Paksat-1卫星是巴基斯坦于2002年12月租用的Palapa-C1卫星;Paksat-1R卫星于2011年8月11日发射,定点东经38°,取代了之前租用的Paksat-1卫星。Paksat-1R卫星可覆盖印度次大陆、中东、东非和西欧部分地区。
2)技术试验卫星。Badr-A卫星是巴基斯坦和英国合作研制的技术试验卫星,1990年7月16日由中国长征2E运载火箭成功发射。该星能够转发145~435MHz的无线电信号,主要为巴基斯坦业余无线电协会(PARS)使用。
Badr-B由巴基斯坦和英国合作研制,英方负责提供卫星平台,英国卢瑟福阿普尔顿实验室(RAL)研制主有效载荷,巴方负责卫星总装。2001年12月10日,由俄罗斯天顶-2火箭从拜科努尔发射场发射。
空间技术学院立方体-1(iCUBE-1)卫星于2013年11 月21日,由俄罗斯第聂伯运载火箭从亚斯内发射场发射。iCUBE-1是1U立方体卫星,携带低分辨率相机。
未来,巴基斯坦还将大力发展技术试验卫星,已于2013年10月7日,启动巴基斯坦国家学生卫星项目(PNSSP),通过工程部门和大学的合作,发射一系列卫星。首星PNSS-1已有25个工程类大学和研究机构参与。
3)对地观测卫星。SUPARCO于20世纪90年代晚期,开展了对地观测卫星系统(EOSS)项目,2006-2007年,该项目重组并命名为遥感卫星系统(RSSS)项目,项目规划了2颗遥感卫星,一颗卫星为光学成像卫星,一颗为合成孔径雷达成像卫星。其中,光学卫星为巴基斯坦遥感卫星-1(PRSS-1),该星采用国际合作方式研制,设计寿命5年,分辨率约2.5m,计划2015~2016年发射。而根据PSP-2040发展计划,遥感卫星数量扩展到6颗。
(2)运载火箭
巴基斯坦尚无卫星运载火箭制造能力,但该国发展的中远程弹道导弹为运载火箭的研制奠定了一定的技术基础,典型中远程弹道导弹型号有沙欣-2和沙欣-3等。
2.航天设施
(1)发射场
巴基斯坦目前拥有2个发射场,具备一定的运载火箭发射能力。
松米亚尼发射场(Sonmiani)位于卡拉奇西北约145km,阿拉伯海北端点的松米亚尼海岸,由SUPARCO运营。松米亚尼发射场由美国NASA协助设计建造,1962年开始运作,由NASA协助进行空间和火箭技术的研究,当时,该发射场主要用于探空火箭发射。在20世纪90年代,该设施开始进行扩充和现代化改造。目前,该发射场主要用于巴基斯坦弹道导弹的试验,已知的发射过的导弹有哈塔夫-2(Hatf-2)、Hatf-3、Hatf-4/Shaheen-1和Hatf-6/ Shaheen-2。
此外,巴基斯坦还有马什霍德(Mashhood)发射场,也称为蒂洛(Tilla)卫星发射中心,位于杰赫勒姆(Jhelum)以西25km,由可汗(Khan)研究实验室(KRL)和SUPARCO共同管理。KRL曾在这里试射Hatf-5和Hatf-5A导弹。
(2)地面站
1)遥感卫星地面站。1989年,位于伊斯兰堡的卫星地面站(SGS)开始接收Landsat和法国SPOT卫星的数据,2004年,地面站进行了升级改造,可以接收SPOT-5卫星数据(见图2)。
图2 伊斯兰堡卫星地面站(SGS)
遥测跟踪站于1996年开始运行,主要用于低地球轨道卫星的遥测,系统运行于VHF、UHF和S频段。
位于卡拉奇的大气数据接收和处理中心(ADRPC)接收并处理静止轨道和极轨气象卫星的数据。ADRPC能够接收的极轨气象卫星和低轨环境卫星主要包括美国NOAA系列、土卫星(TERRA)和水卫星(AQUA)。ADRPC能够接收的静止轨道气象卫星主要包括日本多用途运输卫星(MTSAT)、欧洲气象卫星(Meteosat)和中国风云-2D等。
2)通信卫星地面站。SUPARCO的通信卫星地面站(SGCS)位于卡拉奇和拉合尔,是Paksat-1R卫星的控制站,卡拉奇站为主控站,拉合尔为备份站。
此外,国外运营商在巴基斯坦建立的电信港主要有O3b公司巴基斯坦网关站、Supernet公司的Arfeen国际电信港和ABS公司的电信港。O3b公司巴基斯坦网关站含3 台Viasat卫星的7.3m口径Ka频段MEO天线和高速网络设备。
3)导航卫星地面站。巴基斯坦无导航卫星,正在规划的Paksat-MM1静止轨道通信卫星将搭载区域增强载荷,同时,巴基斯坦规划了地面站的发展。
在卫星制造方面,巴基斯坦可以进行技术试验卫星的总装集成与测试,但尚无业务型卫星的自主研制能力。
巴基斯坦主要航天产、学、研机构如下:
●SUPARCO,拥有遥感卫星和通信卫星研发中心。
●空间技术研究所(IST),由英国资助并创立,主要研究领域,航空航天工程、通信系统工程、材料工程、空间科学和机械工程。IST已经成功发射自主研制的技术试验卫星。
●卡拉奇大学空间和行星天体物理研究所(ISPA),由美国创建,是巴基斯坦历史最悠久的天文研究机构。
●旁遮普大学空间科学系,研究领域包括太阳物理、天体物理、遥感和行星科学等。
●SUPARCO技术培训学院(SITT),主要为教学和技术培训机构,学位课程有机械和电子技术。
1.卫星通信运营服务产业
(1)总体情况
巴基斯坦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。PTA是通信卫星应用的主要管理部门。巴基斯坦现有1颗本国的通信卫星,即Parksat-1R,其商业运营由本国运营商巴基斯坦卫星国际有限(PAKSAT)公司负责。
巴基斯坦卫星通信产业是完全向市场开发的,本国公司并不享受特殊优惠政策。巴基斯坦主要的通信卫星运营商包括PAKSAT公司、亚洲卫星(AsiaSat)公司、国际通信卫星公司(Intelsat)、SES公司、亚洲广播卫星(ABS)公司和O3b公司等。
(2)重点企业情况
上述运营商中,只有PAKSAT公司为巴基斯坦本国公司,主要通过定位于东经38°的巴基斯坦Paksat-1R通信卫星,提供商业容量租赁服务、单载波多通道(MCPC)广播服务和管理服务。PAKSAT公司成立于2003年,于2006年正式运营,是SUPARCO全资成立的商业公司。PAKSAT公司总部位于卡拉奇,在伊斯兰堡设有办公室,在拉合尔设有技术支持中心(TSC)。2013年,PAKSAT公司总营业收入为2400万美元,收入绝大部分来源于转发器租赁;在服务区域方面,南亚占81%,中东和非洲占19%;在转发器应用领域方面,语音和数据业务占72%、视频采集占11%、视频分配占18%。
Paksat-1R卫星在电信领域的应用主要是为中东和南亚地区提供数据中继和为互联网服务提供商(ISP)提供宽带互联网接入服务(卫星宽带应用领域和分布见图3)。2013年4月,PAKSAT公司与Speedcast有限公司签署C频段的多年服务合同,提供费效比高的GSM回程解决方案。随后,Speedcast公司与Supernet巴基斯坦公司和Cometech EF公司签署为期2年的合同,为巴基斯坦30余个2G站点提供CelCast蜂窝回程服务。除商业服务外,Paksat-1R卫星容量重要的应用领域是教育,由高等教育委员会(HEC)负责管理。该国建立了巴基斯坦教育与研究网络(PERN),连接了57个公立和私立大学。
图3 巴基斯坦卫星宽带应用领域分布和占比
在广播服务领域,截至2014年初,Paksat-1R卫星播放40个多路传输频道,包括1个无线电广播频道,计划在国内扩展其单载波多通道广播服务。PAKSAT公司期望通过位于希腊和阿联酋的电信港合作伙伴,在欧洲、英国和中东地区签署更多的频道。巴基斯坦广播服务利用巴基斯坦本国卫星容量最多,占整个广播服务利用卫星容量的42%。
2.卫星导航应用产业
(1)总体情况
目前,巴基斯坦尚未形成由地面导航系统部组件(主要为导航芯片)制造、地面设备(主要为接收机终端)制造、服务提供商、导航软件开发商等组成的卫星导航应用产业。由于巴基斯坦没有区域增强系统和相关地面站网,行业用户也只能基于GPS,获得精度较低的定位服务。目前,行业用户主要包括民航局(CAA)、巴基斯坦测绘局(Survey of Pakistan)、铁路部门、警方、移动电话服务提供代理商、林业部、农业部、城市规划部门、巴基斯坦边防、PTA、环境监测部门和军方等。为了增强定位精度,巴基斯坦在导航空间段和地面段两方面进行了具体规划,而用户段方面,未见具体规划。
(2)主要应用情况
SUPARCO主要负责导航卫星系统技术发展和应用研究。在“巴基斯坦2040年前空间项目”计划中,规划了一颗Paksat-MM1静止轨道通信卫星,计划携带导航增强载荷,从而构成巴基斯坦的天基增强系统(PAK-SBAS)。在地面段方面,规划了5个参考站和2个主控站,每个参考站覆盖360km的半径。
2011年,巴基斯坦规划了服务于精确点定位(PPP)应用的连续运行参考站(CORS)网络,利用实时载波相位差分(RTK)技术,使实时定位精度达到2~4cm,后续处理精度可达2~5mm。中国的投资有望带动巴基斯坦导航卫星应用产业的发展。中国通过北斗卫星导航系统首个海外组网项目——巴基斯坦国家位置服务网项目(PAKCORS),在巴基斯坦建立区域北斗定位增强网。巴基斯坦国家位置服务网项目是巴基斯坦国家级重点基础设施,未来有广阔应用前景,将使巴基斯坦有效使用北斗系统的高精度服务,满足在城市规划、国土测绘、环境监测、防灾减灾、交通监控等方面的社会需求。目前,一期工程已于2014年5月顺利完成,在卡拉奇市建立了5个CORS站点和一个处理中心,组成区域北斗定位增强网络,覆盖整个卡拉奇地区,实时定位精度达到2cm,后处理精度5mm,为巴基斯坦提供实时可靠的北斗高精度定位服务。PAKCORS项目后续将开展二期工程,届时将覆盖巴基斯坦全境(巴基斯坦规划了80~100个CORS站点)。
在导航卫星应用方面,相关机构正在开展研究。重点研究项目是QAU大学和巴基斯坦测绘局承担的巴基斯坦大地水准面模型的开发,以及SUPARCO开展的基于RTK技术的差分GNSS网络。
3.卫星遥感应用产业
巴基斯坦没有本国遥感卫星,尚未形成由遥感卫星运营商为核心、分销商、增值服务商和地面设备制造商构成的遥感应用产业。目前,SUPARCO下设卫星应用和研究中心,遥感卫星的应用主要集中在政府层面,包括农业、林业、气象和灾害监测等方面,天基数据源全部来自国外遥感卫星。
1985年,SUPARCO在白沙瓦设立了卫星应用和研究中心,主要负责林业、地质、山区农业、水资源管理和城市基础设施管理方面的卫星应用研究;承担国家在遥感、地理信息系统应用和环境影响评估方面的项目;提供分辨率0.5m~20m卫星数据(主要来源于SPOT系列和Pleiades系列卫星),并制作数字高程模型产品(分辨率1m~30m);按需举办地理信息、数据库编程和GIS应用开发方面的短期培训班;与大学和研发机构联合开展林业、地质、山区农业、水资源管理和灾害监测方面的研究项目;为研究生提供实习机会;举办世界空间周(WSW)和研讨会等公众活动,推广空间技术知识,为社会经济发展做出贡献。
通过国际合作,SUPARCO正在建设一系列遥感卫星应用系统,包括巴基斯坦农情系统、集成洪水分析系统(IFAS)和巴基斯坦气候变化部(MoCC)的国家环境信息管理系统(NEIMS)等。
巴基斯坦农情系统旨在提高省政府收集、分析和报告农情信息的能力,同时注重研究机构服务于省级“作物报告服务”(CRS)的能力。该系统侧重于加强和改进现有数据收集、分析和分发机制融合遥感数据的能力,项目主要依靠本国力量,同时与联合国粮农组织(FAO)和美国农业部(USDA)等机构合作。该项目还与SUPARCO合作,发展补充系统,以整合遥感数据,增强农作物状态监测、区域估计和产量预测能力。
参考文献
[1]Syed Ismail Shah. Satellite Communication Services Regulatory Framework from Pakistan Perspective. International Satellite Symposium 2014 18-19 September, 2014 Bangkok, Thailand.
[2]Shah Murad. Regulation of space activities. Emerging Issues & Regulatory Challenges for Pakistan’s Space Programme-2040. NATIONAL SPACE CONFERENCE 2012. Islamabad-Pakistan.
[3]Jawed Ali Qureshi. Earth Observation Applications in Pakistan. 7th GEOSS Asia-Pacific Symposium, 26-28 May 2014 Tokyo, Japan.
[4]Space Activities in Pakistan. 04 Dec 2014, APRSAF‐21. Tokyo Japan.
[5]Space and Upper Atmosphere Research Commission,Jane's Space Systems and Industry. 2012.
[6]G. M. Chaudhry. Telecommunications and telecommunications laws in Pakistan.
[7]Muhammad Ajmal. Satellite Based Augmentation System Proposed for Pakistan. United Nations/ United Arab Emirates/United States of America Workshop on the Applications of Global Navigation Satellite Systems, Dubai, United Arab Emirates, 16 – 20 January 2011.
[8]Syed Zahid Jamal. Conceptual Framework of CORS Network for Precise Point Positioning Applications in Pakistan.United Nations International Meeting on the Applications of Global Navigation Satellite Systems Vienna, Austria 12 – 16 December 2011.
[9]Syed Zahid Jamal. Continuously Operating Reference Stations (CORS) Network for Pakistan: Development and its Applications.2014.
[10]Muhammad Iqbal. GNSS Developments and Applications in Pakistan.UN/Croatia Workshop on Applications of GNSS,Baska Croatia, 21-25 April 2013.
[11]http://dwms.fao.org/~test/home_en.asp.
[12]http://cip-pakistan.geo-solutions.it/MapStore/.