獨立的衛星導航系統,是政治大國、經(jīng)濟大國的重要象征。
從1994年立項到2000年建成北斗一號系統,從2012年開(kāi)始正式提供區域服務(wù)到2020年服務(wù)全球……26年間,中國北斗人始終秉承航天報國、科技強國的使命情懷,探索出一條從無(wú)到有、從有到優(yōu)、從有源到無(wú)源、從區域到全球的中國特色發(fā)展道路,從而使我國成為繼美國、俄羅斯之后世界上第三個(gè)擁有自主全球衛星導航系統的國家。
2020年7月31日,北斗三號全球衛星導航系統正式建成開(kāi)通。它的建成開(kāi)通,是國之大事喜事,很多人笑著(zhù)笑著(zhù)就哭了。當中,很多工程開(kāi)創(chuàng )階段時(shí)的科研人員,早已白發(fā)蒼蒼,但他們在建設北斗系統過(guò)程中孕育出來(lái)的“自主創(chuàng )新、開(kāi)放融合、萬(wàn)眾一心、追求卓越”的新時(shí)代北斗精神,已成為 “兩彈一星”精神、載人航天精神的血脈賡續,不斷激勵著(zhù)新時(shí)代北斗人繼續前行。
前無(wú)古人的“中國道路”
在我國籌建北斗衛星導航系統之時(shí),世界上已經(jīng)建成全球衛星導航系統。
起初,我們也想學(xué)習效仿其他國家,可是在這個(gè)過(guò)程中遇到了一些難題。國家安全利益高于一切,所以,北斗系統必須自主可控。
要想在地球上任何地點(diǎn)任何時(shí)間實(shí)現定位導航,就得保證用戶(hù)在地球上任何地點(diǎn)任何時(shí)間至少“看到”4顆定位導航衛星。GPS全球系統就是由24顆工作衛星組成的。
當時(shí),我國底子薄,不可能“一步建全球”。1983年,“863計劃”倡導者之一陳芳允院士,創(chuàng )造性地提出“雙星定位”構想。這一方案,能以最小星座、最少投入、最短周期實(shí)現“從無(wú)到有”。
后來(lái),北斗系統首任工程總設計師孫家棟院士,進(jìn)一步組織研究提出“三步走”發(fā)展戰略,決定先建試驗系統,然后再建區域系統,最后建成全球系統。
1994年1月10日,國家批準北斗一號立項。6年后,我國建成北斗一號系統,正式成為世界上第三個(gè)擁有自主衛星導航系統的國家。
太空本無(wú)路,但中國北斗人硬是闖出了一條具有鮮明特色的中國道路。
獨樹(shù)一幟的“中國方案”
2004年,我國正式啟動(dòng)北斗二號工程建設。
中國北斗人仍然沒(méi)有采取其他全球衛星導航系統的單一軌道星座構型,又一次獨樹(shù)一幟地選擇了混合星座的特色發(fā)展之路,在國際上首創(chuàng )以地球靜止軌道和傾斜地球同步軌道衛星為骨干、兼有中圓地球軌道衛星的混合星座。
對于以服務(wù)亞太地區為主的北斗二號來(lái)說(shuō),這種“混搭”組合可以用最少衛星數量實(shí)現最好覆蓋效果,而使用的高軌衛星的抗遮擋能力更強,尤其在低緯度地區性能特點(diǎn)更為明顯。此外,混合星座還可以提供多個(gè)頻點(diǎn)的導航信號,能夠通過(guò)多頻信號組合使用等方式提高服務(wù)精度。
“混合星座是國際首創(chuàng )?!敝袊倍沸l星導航系統工程總設計師、中國工程院院士楊長(cháng)風(fēng)說(shuō)。
深邃夜空,斗轉星移。
2007年4月14日,第一顆北斗二號衛星成功發(fā)射升空,我國正式進(jìn)入到北斗二號區域布網(wǎng)時(shí)代。至2012年10月25日,我國在5年半的時(shí)間內先后將16顆北斗二號衛星送入太空。
又兩個(gè)月后的12月27日,我國正式宣布:自今日起,北斗系統在繼續保留北斗衛星導航試驗系統(北斗一號)有源定位、雙向授時(shí)和短報文通信服務(wù)基礎上,向亞太大部分地區正式提供連續無(wú)源定位、導航、授時(shí)等服務(wù),這標志著(zhù)我國北斗二號區域衛星導航系統建成并開(kāi)始正式提供區域服務(wù)。
中國智慧的“獨門(mén)絕技”
與其他全球衛星導航系統相比,2020年7月31日正式建成開(kāi)通的北斗三號全球衛星導航系統確實(shí)有自己的“獨門(mén)絕技”:除提供全球定位導航授時(shí)服務(wù)外,還能提供短報文通信、星基增強、國際搜救、精密單點(diǎn)定位、地基增強等多樣化服務(wù),能更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的多元化需求,是名副其實(shí)的“多面手”。
2018年7月10日,我國在西昌衛星發(fā)射中心用長(cháng)征三號甲運載火箭,成功發(fā)射了一顆北斗二號衛星。新華社發(fā)
特別是短報文服務(wù),其他衛星導航系統用戶(hù)只能知道“我在哪”,北斗用戶(hù)不但自己知道“我在哪”,還能告訴別人“我在哪”“在干什么”,開(kāi)創(chuàng )了通信導航一體化的獨特服務(wù)模式。
“在其他通信手段失效的情況下,北斗短報文通信可以成為傳遞求救信息、拯救生命的最后保險?!敝袊l星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統工程副總設計師冉承其說(shuō)。
如今,北斗三號將這一特色服務(wù)的功能進(jìn)行了大幅升級拓展,其中,亞太區域通信能力可達到每次14000比特(1000漢字),既能傳輸文字,還可傳輸語(yǔ)音和圖片,區域短報文通信能力一次提高近10倍,每次支持用戶(hù)數量從50萬(wàn)提高到1200萬(wàn)。此外,全球短報文通信能力每次可達到560比特(40個(gè)漢字)。
星間鏈路技術(shù)讓衛星之間可以互相通信,是北斗三號實(shí)現自主導航的關(guān)鍵。這是因為,北斗系統的運行,需要地面站對衛星進(jìn)行檢測和信息注入,但有時(shí)衛星并不在地面站可覆蓋的上空,而有了星間鏈路不僅實(shí)現了數十顆北斗衛星相互間的通信和數據傳輸,還能相互測距,自動(dòng)“保持隊形”,對運動(dòng)至境外的衛星進(jìn)行“一站式測控”。
此外,北斗三號全球系統還可以提供星基增強、國際搜救、精密單點(diǎn)定位、地基增強等多樣化服務(wù),能更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的多元化需求。
我國北斗系統的標準服務(wù)精度在6米-10米之間,而更高精度服務(wù)則需要北斗增強系統來(lái)助力完成。目前,我國已建成北斗地基增強“全國一張網(wǎng)”,可在全國范圍內提供實(shí)時(shí)米級、亞米級精準定位服務(wù)。
2035年左右,我國將建成以北斗系統為基礎,更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時(shí)體系。楊長(cháng)風(fēng)說(shuō):“現在回過(guò)頭看,我們當時(shí)制定的北斗‘三步走’方案更符合中國國情,北斗的發(fā)展路線(xiàn)與星座方案設計充滿(mǎn)了中華民族實(shí)踐智慧和務(wù)實(shí)精神,為國際衛星導航技術(shù)體系貢獻了中國智慧和中國方案?!?/p>
新華社記者 李國利
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