中國北斗 服務全球——寫在我國完成北斗全球衛星導航系統星座部署之際

發布時間:2020-06-24 13:44:15

6月23日上午,大涼山腹地的西昌衛星發射中心西昌發射場。

  推遲一周發射的長征三號乙運載火箭矗立在發射塔架旁,乳白色箭體上的“中國航天”四個大字與火箭整流罩外北斗衛星導航系統標志的搭配顯得格外醒目。

  “10,9,8……3,2,1,點火!”

  9時43分,伴著山呼海嘯般的巨響,騰空而起的長征火箭底部拖曳著耀眼的白色尾焰,托舉著北斗三號最后一顆全球組網衛星飛向太空。約30分鐘后,衛星順利進入預定軌道,至此,我國提前半年完成北斗全球衛星導航系統星座部署。

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  2012年9月19日3時10分,我國在西昌衛星發射中心用“長征三號乙”運載火箭,采用一箭雙星方式,成功將第十四顆和第十五顆北斗導航衛星發射升空并送入預定轉移軌道。新華社記者江宏景攝

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  6月23日,我國北斗三號全球衛星導航系統最后一顆組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空。 新華社記者 薛晨 攝

中國的北斗:體現中國智慧的中國方案

  天上的七星北斗,自古就為人們指引方向。

  我國開始研究利用衛星進行地面定位服務,始于20世紀六七十年代。

  然而按照空間定位原理,對地球上一個目標點進行定位,至少需要3顆衛星;考慮到時間誤差,精確定位至少需要4顆衛星。

  當時的中國,無論是經濟實力還是技術基礎,對此都可望不可即。

  之后,我國“863計劃”倡導者之一的陳芳允院士,創造性提出“雙星定位”建設方案,即:把地心視為一顆虛擬衛星,再發射兩顆地球同步衛星構成星座,實現對區域內地面目標的快速定位。

  不同于美國GPS的四星定位,“雙星定位”這一方案,能以最小的星座、最少的投入、最短的周期,實現我國衛星導航系統從無到有。

  1994年,我國啟動北斗一號工程。是時,美國GPS已完成全球組網。

  事實上,將我國自主建造的衛星導航系統命名為“北斗”,也飽含著近代以來中國歷經劫難的清醒、走向復興的企盼。

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  2000年10月31日凌晨,中國自行研制的第一顆導航定位衛星——“北斗導航試驗衛星”在西昌衛星發射中心發射升空,順利進入預定軌道。新華社記者查春明攝

  2000年10月31日和12月21日,在不到兩個月的時間內,我國相繼發射兩顆北斗導航試驗衛星,北斗一號系統建成。

  至此,中國人正式擁有完全屬于自己的衛星導航系統,我國成為世界上第三個建成衛星導航系統的國家。

  特別是用導航衛星“發短信”的短報文服務,則是國外其他任何一個衛星導航系統都不具備的中國北斗特色。

  “北斗一號系統的建成并投入使用,首先解決了我們國家有沒有的問題。”中國北斗衛星導航系統工程總設計師楊長風說,兼具導航定位和短報文通信的通導融合模式,是我國對世界衛星導航領域的重要貢獻,充分體現了中國人的智慧。

  實事求是地說,與美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯相比,北斗一號仍有不小差距,但“服務全球、造福人類”是中國北斗人的初心。

  于是,北斗二號系統建設提上日程。

  彼時,最適合衛星導航的黃金頻段被美俄全部占用。我國與同時希望建設衛星導航系統的歐盟,推動國際電聯從航空導航頻段中,最大限度地擠出一小段頻率,供衛星導航共同使用。

  這一小段頻率,只有黃金頻段的四分之一,卻是建設一個全球衛星導航系統最基本的頻率需求,且各國均可平等申請。

  2000年4月17日,北斗和伽利略系統同時成功申報。按照國際電聯規則,必須在7年有效期內成功發射導航衛星。

  2007年4月初,首顆北斗二號衛星終于如期立在發射塔架上。

  各項測試進展非常順利,但在發射前的最后檢測中,衛星上應答機出現了小異常。盡管這不是個大問題,發生故障的概率也不高,卻有影響信號正常傳回的可能性。

  即便只有萬分之一的故障,也必須徹底歸零!北斗人重新打開已矗立在塔架上的星箭組合體,拆出應答機,3天72小時不眠不休,成功排除應答機隱患。

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  2007年4月14日4時11分,我國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭,成功將一顆北斗導航衛星送入太空。新華社記者李剛攝

  2007年4月14日4時11分,這顆肩負著重要使命的衛星發射升空,幾天后太空傳來這顆衛星的信號,我國終于趕上建設全球衛星導航系統的最后一班車!

  這一刻,距離國際電聯規定的頻率申請失效最后期限不到4個小時。

  建成覆蓋全球的導航定位系統,至少需要24顆衛星。這一次,北斗人再次腦洞大開,開創性地設計了混合星座構型,并于2012年底建成由地球同步軌道衛星、傾斜同步軌道衛星和中圓軌道衛星共14顆衛星構成的北斗二號系統,實現了全天時全天候為亞太大部分地區提供定位導航授時服務。

  中國北斗,服務全球,必須覆蓋全球。

  按照傳統衛星管理手段,控制使用好繞飛地球的衛星,需要有遍布全球的地面站。在難以全球布站的情況下,必須建立衛星之間的星間鏈路,實現衛星管衛星,這是世界導航領域的前沿技術,也是北斗三號工程建設必須解決的難題。

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  2015年3月30日,搭載首顆新一代北斗導航衛星的長征三號丙運載火箭在西昌衛星發射中心點火發射,火箭升空后與明月交相輝映。新華社記者白禹攝

  2015年8月,兩顆全球系統試驗衛星首次建立起星間鏈路,標志著我國掌握了這一國際領先的核心技術。

  2017年11月5日,北斗三號全球組網雙星首次發射。

  2018年12月27日,北斗三號基本系統建成并開始提供全球服務。

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  2018年11月19日2時7分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭(及遠征一號上面級),以“一箭雙星”方式成功發射第四十二、四十三顆北斗導航衛星,這兩顆衛星屬于中圓地球軌道衛星,是我國北斗三號系統第十八、十九顆組網衛星(長時間曝光照片)。 新華社記者琚振華攝

  2019年12月16日,北斗三號全球系統核心星座部署完成,北斗全球服務能力全面實現。

  2020年6月23日,我國完成北斗全球衛星導航系統星座部署,完整服務全球的目標指日可待。

  “從國內到亞太再到全球,北斗系統建設發展的三步走方案,充分結合了中國國情,極具中國特色,彰顯了中國智慧、中國速度和中國精度,為世界衛星導航的發展貢獻了中國方案。”楊長風說。

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  6月23日,我國北斗三號全球衛星導航系統最后一顆組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空。 新華社記者 江宏景 攝

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