中国的北斗:体现中国智慧的中国方案

   2020-06-24 690
导读

天上的七星北斗,自古就为人们指引方向。我国开始研究利用卫星进行地面定位服务,始于20世纪六七十年代。然而按照空间定位原理,对地球上一个目标点进行定位,至少需要3颗卫星;考虑到时间误差,精确定位至少需要4颗卫星。当时的中国,无论是经济实力还是技术基础,对此都可望不可即。之后,我国“863计划”倡导者之一的陈

天上的七星北斗,自古就为人们指引方向。

我国开始研究利用卫星进行地面定位服务,始于20世纪六七十年代。

然而按照空间定位原理,对地球上一个目标点进行定位,至少需要3颗卫星;考虑到时间误差,精确定位至少需要4颗卫星。

当时的中国,无论是经济实力还是技术基础,对此都可望不可即。

之后,我国“863计划”倡导者之一的陈芳允院士,创造性提出“双星定位”建设方案,即:把地心视为一颗虚拟卫星,再发射两颗地球同步卫星构成星座,实现对区域内地面目标的快速定位。

不同于美国GPS的四星定位,“双星定位”这一方案,能以小的星座、少的投入、短的周期,实现我国卫星导航系统从无到有。

1994年,我国启动北斗一号工程。是时,美国GPS已完成全球组网。

事实上,将我国自主建造的卫星导航系统命名为“北斗”,也饱含着近代以来中国历经劫难的清醒、走向复兴的企盼。

2000年10月31日和12月21日,在不到两个月的时间内,我国相继发射两颗北斗导航试验卫星,北斗一号系统建成。

至此,中国人正式拥有完全属于自己的卫星导航系统,我国成为世界上第三个建成卫星导航系统的国家。

特别是用导航卫星“发短信”的短报文服务,则是国外其他任何一个卫星导航系统都不具备的中国北斗特色。

“北斗一号系统的建成并投入使用,先解决了我们国家有没有的问题。”中国北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风说,兼具导航定位和短报文通信的通导融合模式,是我国对世界卫星导航领域的重要贡献,充分体现了中国人的智慧。

实事求是地说,与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯相比,北斗一号仍有不小差距,但“服务全球、造福人类”是中国北斗人的初心。

于是,北斗二号系统建设提上日程。

彼时,适合卫星导航的黄金频段被美俄全部占用。我国与同时希望建设卫星导航系统的欧盟,推动国际电联从航空导航频段中,大限度地挤出一小段频率,供卫星导航共同使用。

这一小段频率,只有黄金频段的四分之一,却是建设一个全球卫星导航系统基本的频率需求,且各国均可平等申请。

2000年4月17日,北斗和伽利略系统同时成功申报。按照国际电联规则,必须在7年有效期内成功发射导航卫星。

2007年4月初,颗北斗二号卫星终于如期立在发射塔架上。

各项测试进展非常顺利,但在发射前的后检测中,卫星上应答机出现了小异常。尽管这不是个大问题,发生故障的概率也不高,却有影响信号正常传回的可能性。

即便只有万分之一的故障,也必须彻底归零!北斗人重新打开已矗立在塔架上的星箭组合体,拆出应答机,3天72小时不眠不休,成功排除应答机隐患。

2007年4月14日4时11分,这颗肩负着重要使命的卫星发射升空,几天后太空传来这颗卫星的信号,我国终于赶上建设全球卫星导航系统的后一班车!

这一刻,距离国际电联规定的频率申请失效后期限不到4个小时。

建成覆盖全球的导航定位系统,至少需要24颗卫星。这一次,北斗人再次脑洞大开,开创性地设计了混合星座构型,并于2012年底建成由地球同步轨道卫星、倾斜同步轨道卫星和中圆轨道卫星共14颗卫星构成的北斗二号系统,实现了全天时全天候为亚太大部分地区提供定位导航授时服务。

中国北斗,服务全球,必须覆盖全球。

按照传统卫星管理手段,控制使用好绕飞地球的卫星,需要有遍布全球的地面站。在难以全球布站的情况下,必须建立卫星之间的星间链路,实现卫星管卫星,这是世界导航领域的前沿技术,也是北斗三号工程建设必须解决的难题。

2015年8月,两颗全球系统试验卫星次建立起星间链路,标志着我国掌握了这一国际领先的核心技术。

2017年11月5日,北斗三号全球组网双星次发射。

2018年12月27日,北斗三号基本系统建成并开始提供全球服务。

2019年12月16日,北斗三号全球系统核心星座部署完成,北斗全球服务能力全面实现。

2020年6月23日,我国完成北斗全球卫星导航系统星座部署,完整服务全球的目标指日可待。

“从国内到亚太再到全球,北斗系统建设发展的三步走方案,充分结合了中国国情,极具中国特色,彰显了中国智慧、中国速度和中国精度,为世界卫星导航的发展贡献了中国方案。”杨长风说。

(据新华社西昌6月23日电)

 
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