你手机里的导航信号，来自2万千米的高空。走完这段路，它抵达地面时已经微弱得可怜：一栋楼、一片浓密的树冠就能把它挡住，进了室内更是直接失联。

弱，还带来另一个麻烦：容易被干扰。一台功率不大的干扰器，就能让一大片区域的GPS集体失灵。近几年，客机、货轮在半路丢掉定位的事，全球越来越多。

美国加州的Xona太空系统公司（Xona Space Systems）打算从根上解决：既然信号走2万千米会变弱，那就把卫星搬近点。他们计划把258颗名为Pulsar的导航卫星送进低轨道，信号强度做到GPS的100倍。公司联合创始人兼工程副总裁阿德里安·佩金斯（Adrien Perkins）说：“多出来的功率，让我们能进入今天GPS到不了的室内。”

这不只是宣传口径。去年7月，第一颗试验卫星Pulsar-0搭乘SpaceX的猎鹰9号火箭上天，此后在多个国家做了实地干扰测试：强100倍的信号，能把一台干扰器的有效作用范围压缩95%。信号里还嵌了一层防伪水印。干扰之外，卫星导航的另一大威胁是欺骗，也就是用假信号冒充卫星，把飞机船只引到错误的位置，有了水印，接收机就能验明信号真伪。这颗试验星的测距误差起初是4.2厘米，几次软件升级后，压到了1.5厘米。

首批6颗量产卫星计划今年10月发射，2027年开始提供早期服务。等258颗全部到位，Xona宣称地球上任何角落都能定位到几厘米以内。今天的手机在开阔地能定到几米，在高楼之间常常飘出几十米，几厘米是另一个量级的事。

定位之外，卫星导航还有一门隐形生意：授时。金融市场撮合交易、电信基站互相同步、交通系统协调调度，靠的都是天上的卫星统一对表。GPS卫星为此每颗都背着昂贵的原子钟，Pulsar卫星不带，改用便宜得多的软件方案，目标是把时间基准做到10纳秒以内，也就是亿分之一秒。金融和电信行业已经有客户签约。美国俄亥俄州立大学研究卫星导航的扎克·卡萨斯（Zak Kassas）判断，最早掏钱的会是这类对可靠性和抗干扰要求极高、且本来就在为高端定位授时服务买单的机构：军方和国家安全部门、负责基础设施韧性的政府机构。

这些服务不用等258颗齐装满员。今年10月那6颗上天后，中纬度地区就能间歇性收到授时信号；在轨大约16颗后，经常能看到至少一颗，授时就能常态化；一片区域上空同时看得见4颗，厘米级定位就能跑起来，重点地区会先行开通。

把导航卫星放上低轨道，这主意其实一点也不新。世界上第一个卫星导航系统，走的就是这条路，还为此吃尽了苦头。

1957年，斯普特尼克1号上天，成了世界上第一颗人造卫星。美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的物理学家发现，只凭它的无线电信号频率的变化，就能算出这颗卫星的轨道：卫星朝你飞来时，收到的频率略高，离你远去时略低，和救护车鸣笛经过时音调先高后低是同一个道理，术语叫多普勒频移。

很快有人把问题反了过来：既然在已知地点能算出卫星轨道，那卫星轨道已知时，不就能反推出接收者自己在哪？美国海军照这个思路建成了子午仪（Transit）系统，1964年投入使用，专门给北极星弹道导弹核潜艇定位。

但子午仪只有36颗卫星，又都在低轨道，单颗只能照亮脚下一小片。想定位，得等一颗卫星恰好飞过头顶，最好情况下每一两个小时才轮到一次。对潜艇来说够用了，它定完位接着潜航；放到今天，导航软件让你原地等两小时，没人受得了。

后来GPS把卫星搬到2万千米高的中轨道，单颗覆盖的范围大了，用差不多数量的卫星就做到了全球随时定位。代价就是开头那个毛病：信号远道而来，弱。

而低轨要做到同样的随时可用，卫星数量得是中轨系统的10倍上下。在火箭发射还是天价的年代，这条路等于封死。SpaceX把发射成本打下来之后，几百颗的星座才重新变成一门算得过来的生意：星链几千颗都发了，258颗算什么。

Xona的底气也有一部分来自SpaceX。联合创始人兼CEO布莱恩·曼宁（Brian Manning）曾在SpaceX参与猎鹰9号推力结构的改进；今年加盟的蒂姆·格雷厄姆（Tim Graham）在SpaceX干了10年，做到星舰猛禽发动机航电部门的工程经理，现在负责整个卫星的软硬件和推进研发。首批6颗中有两颗是Xona自研的卫星平台，正在加州伯林盖姆的自家工厂里做振动测试，模拟火箭发射时的颠簸。格雷厄姆把SpaceX那套测试哲学也带了过来：“一次测试要是没弄坏什么，也没让你看到新东西，那它就没多大价值。”

对普通用户，最实惠的设计是兼容。Pulsar的信号刻意做在GPS现用的L1、L5频段上，市面上很多接收机和芯片不用换硬件，升级一下固件就能收。今年7月，Xona推出了配套的认证计划，天宝（Trimble）、意法半导体等行业大厂已经加入。做这门生意的也并非只有它一家，美国弗吉尼亚州的初创公司TrustPoint同样计划2027年开始从低轨提供导航服务。

卡萨斯自己的研究，给这个故事添了一个绕回原点的注脚。他的团队用现成的天线加自研算法，直接借用天上各家低轨卫星的信号来定位，其中包括压根不提供导航服务的星链。方法的核心，是测量这些信号的多普勒频移。

60多年过去，卫星导航的最新前沿，用的还是它出发时的那个老办法。

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图一：Xona太空系统公司研发的Pulsar卫星示意图，它将从低轨道提供定位与授时服务，图源：Xona Space Systems图二：Xona太空系统公司位于加州伯林盖姆的卫星工厂，图源：Xona Space Systems图三：蒂姆·格雷厄姆在Xona太空系统公司负责卫星软硬件与推进系统的研发，图源：Xona Space Systems图四：Xona太空系统公司团队合影，图源：Xona Space Systems

信源：Hsu, Jeremy. "Move over, GPS: Navigation satellites in low-Earth orbit are making a comeback." Ars Technica, 16 July 2026