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中国北斗联天下

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  • 发布日期:2017-11-06
  • 来源:新华网
  • 浏览次数:312

11月5日19时45分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射两颗北斗三号全球组网卫星。 新华社发(杨志远 摄)

新华社西昌11月5日电 题:中国北斗联天下

李国利、杨欣、王新国

沙场,三军列阵。刚下演兵场的战旗、战士、战鹰、战车,接受最高统帅检阅,米秒不差。

南海,惊涛骇浪。世代漂泊在这里求妈祖、讨生活的渔民,如今无论到哪块海域、哪个岛礁,都在祖国俯瞰之中。

汶川,山崩地裂。震中映秀20多小时音讯全无,突破死亡线赶到的部队,第一时间发出100余字短报文,字字千金。

街头,车水马龙。行色匆匆的人们,随时能精准找到最近位置的旅馆、小吃店、共享单车,“出门一时难”成为过去。

这些,都因缘翱翔星空的中国北斗。

2014年,在中阿合作论坛第六届部长级会议上,提出北斗系统落地阿拉伯项目的倡议。

2015年,我国与俄罗斯签署北斗和格洛纳斯卫星导航系统共用兼容性声明。

2016年,我国与阿盟国家举办第一届北斗合作论坛。

2017年,党的十九大胜利闭幕后,北斗三号全球导航系统组网发射又点火启动。

北斗,已成为当代中国展向世界的一张亮丽“名片”。

中国选择:大国重器,惟有自力更生

“复移小凳扶窗立,教识中天北斗星。”自古以来,北斗就是中华民族的指路明灯。

将我国自主建造的卫星导航系统命名为“北斗”,饱含着近代以来中国历经劫难的清醒、走向复兴的企盼:中国命运必须自己掌控,中国重器必须自己打造,中国建设必须自力更生、艰苦创业!

1990年海湾战争中,装载GPS的精确打击武器首次大规模使用,作战效能令全球震惊。战火尚未远去,思想烽火已燃。卫星导航系统之于一个国家,究竟意味着什么?

如果说导弹是枪,原子弹是子弹,那卫星导航就是精确瞄准具。早在上世纪70年代,从事“两弹一星”的先驱们,就启动过“灯塔一号”工程进行探索。终因经济和技术方面难以支撑,被迫下马。

1994年,在国家经济实力、技术基础仍然非常薄弱的情况下,党中央、国务院和中央军委毅然决策启动北斗一号工程,进行试验探索。

彼时,美国GPS、俄罗斯格洛纳斯各发射了20多颗卫星,已完成了全球组网。而我国正面对1989年以来西方国家对我实施的最严密技术封锁。

彼时,最适合卫星导航的黄金频段美俄已全部占用。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,最大限度地挤出一小段频率,提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,却是建设一个全球导航系统最基本的频率需求,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。

摆在我们面前的只有两条路,一是寻求合作,共用资源;二是独立发展,抢占主动。

北斗人一方面立足独立自主建设,另一方面积极寻求国际合作。但对中国这样的大国,在关系国家重大竞争力的合作中,自身没有过硬实力和核心技术,往往难有对等交流,处处面临不平等壁垒。我们与欧盟的多轮频谱合作谈判,进展缓慢。

2005年,欧盟发射了首颗伽利略导航卫星。此时,距离我们申请使用的频段有效期只剩不到3年时间,而我们的首颗北斗导航卫星还在研制之中。

社会主义道路集中力量办大事的制度优势再次凸显!在全社会相关行业、领域、单位、人员的通力协作下,北斗人背水一战,倒排工期,一周“5+2”、每天“白+黑”,硬是将原定2007年底发射的首颗卫星,调整到2007年2月底,提前完成全部研制工作。

2007年4月初,首颗北斗导航卫星终于如期立在发射塔架上。

各项测试进展非常顺利,但在发射前的最后检测中,卫星上应答机却出现了小异常。尽管这不是个大问题,发生故障的概率也不高,却有可能影响信号的正常传回。

这是绝不能允许的!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小时的不眠不休,应答机隐患成功排除。

2007年4月14日4时11分,这颗肩负着重要使命的卫星,从西昌卫星发射中心发射升空,成功进入预定轨道;2天后的16日20时许,北京终于清晰接收到来自这颗卫星的信号。

这一刻,距离国际电联规定的频率申请失效最后期限不到4个小时。

中国北斗一飞冲天、成功“分娩”,赶上了建设全球卫星导航系统的最后一班车!

中国路径:后发赶超,道路别具特色

杀出一条血路,是中国人的血性;闯出一条新路,是中国人的自信。这既是中华民族始终屹立于世界民族之林的精神密码,也是我们党领导中国革命、改革开放和伟大复兴取得巨大成就的制胜法宝。

建设中国北斗,在我们这个发展中国家,且受到技术严密封锁情况下,不可能循着别人的路走,必须砥砺前行、换道超车。

探路!眼前无路,但绝不停步。北斗人像当年的革命战士,不相信有完不成的任务,不相信有克服不了的困难,不相信有战胜不了的敌人,他们迎着困难上,“摸着石头过河”……

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。这就是GPS和格洛纳斯的工作原理和全球组网方案。

如果按这条路径探索试验,既缺技术储备,又缺工程经验,更缺经费支撑,以当时的综合国力,可望而不可及。

陈芳允院士,“两弹元勋”、“863计划”倡导者之一,创造性提出了“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,经地面控制中心计算处理,实现对区域内地面目标的快速定位。这一方案用当时中国最成熟的航天技术,以最小的星座、最少的投入、最短的周期,实现了卫星导航系统建设的自主可控,为后续发展坚定了必胜信心,奠定了坚实技术基础,积累了丰富工程经验。

绘路!按照别人的图纸搞建设,无异于削足适履。中国北斗,需求牵引、创新驱动,哪里急需、哪里先建,边建边用、逐步延伸……

建成覆盖全球的导航定位系统,至少需要24颗卫星,美俄用了20多年时间。但维护我国国家主权、安全、发展利益刻不容缓,经济社会发展现实迫切,我们拖不起、等不得,必须在最短时间内让北斗发挥出最大的效益。

孙家栋院士,“两弹元勋”、东方红一号卫星的总设计师、北斗工程首任总设计师,带领北斗人创造性提出了“分步走”战略,先试验后建设,先国内后周边,先区域后全球。

地球自转“日行八万里”,导航卫星绕飞不间断,要为地面一个特定区域提供连续稳定的导航服务,按照GPS和格洛纳斯采取的单一轨道星座构型,在全球组网完成之前无法实现。要让不可能成为可能,必须构建一个全新的星座结构。

北斗人再次脑洞大开,开创性地设计了混合星座构型。2012年底,建成了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颗星构成的北斗二号卫星导航系统,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,为有效应对我国周边安全威胁和维护国家核心利益,及时增加了厚重砝码。

在前期发射5颗试验卫星在轨成功验证全球系统建设核心技术基础上,2017年11月5日,北斗三号全球组网双星首次发射,顺利升空。根据计划,到2020年左右,我国全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标之际,30多颗北斗三号卫星将星耀全球。

筑路!恒心搭起通天桥,勇气吹开智慧门。人类对时空的精准需求永无止息,建设满足国家和人民需求的导航系统,标准高、难题多、基础弱,遍地荆棘中北斗人勇攀巅峰……

时间精度是卫星导航的命门,天地间时间越同步、误差越小,定位精度越高。导航系统普遍运用原子钟维持时间精度。过去,只有少数国家能够制造卫星导航系统使用的高精度原子钟,但对我实行严格限制。在北斗二号建设时,星载高精度原子钟成为绕不开的“拦路虎”。

核心技术终究得靠自己,北斗人再次用行动宣示,外部封锁越严,自我创新越快。不到两年时间,就自主开发研制出天稳定度达到10-14量级的原子钟,授时精度50纳秒,300万年只有1秒误差,彻底打破了他国垄断。

定位精度是导航系统的生命。依靠卫星,目前定位精度大多在10米量级。要进一步提高精度,单纯在天上下功夫,短期内难有大的突破。

北斗人收回仰望星空的慧眼,回望脚下,却发现地上大有可为。环顾辽阔大地,国家的气象、交通、地震、国土资源等行业已建有大量GPS基准站,通过技术升级改造,即可摇身变为北斗基站;在此基础上,再新建和调整优化布局,即可建成国土范围内无缝隙覆盖的北斗地基增强网。2017年,1400多个北斗基站遍布全国,上万台套设备组成星地“一张网”,国内定位精度全部达到亚米级,部分地区达到分米级,最高精度甚至可以到厘米或毫米级。这种全国“一张网”模式,让中国精度走到了世界前列。

北斗人还创造了自己的“独门绝技”,让北斗“客串”通信卫星,通过位置报告和短报文,具备告知别人我“在哪儿”“干什么”的独特功能。可别小瞧这个本事,汶川地震救援表明,在地面通信信号盲区或其他通信手段失效后,它就成了紧急时刻拯救生命的最后“保险索”。

2016年,北斗二号卫星工程以4个国际首创、10大技术创新、128项发明专利和其他72项知识产权,获得国家科技进步特等奖。大器晚成的中国北斗,成功登上了我国科技重大工程的创新巅峰。

拓路!道路承载着发展,道路连接着友谊。中国北斗秉持和践行“世界北斗”的发展理念,努力建成服务全球、造福人类的“顺风车”“高速路”……

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首次建立起星间链路,标志着我国掌握了这一国际领先的核心技术;经过持续实践优化,已具备全面建设推广的能力。

服务全球,必须融入全球。

三年前,北斗与GPS在达成频率兼容共识基础上,正式建立合作机制,共同推动民用卫星导航技术发展。

两年前,北斗与伽利略完成卫星导航频率协调工作。

近日,北斗与格洛纳斯成功进行两大系统的兼容试验,联手打造兼容使用、精度更高卫星集群的前景可期。

日臻完善的中国北斗,蜕变成为世界北斗的道路越走越宽!

服务全球,必须赢得全球。

北斗二号建成后,在向国内提供系统服务的同时,即公开向北纬55度到南纬55度、东经55度到180度的亚太地区提供定位精度优于10米、测速精度优于0.2米/秒、授时精度优于50纳秒的免费服务。

在我国周边和“一带一路”沿线,巴基斯坦的交通运输、港口管理,缅甸的土地规划、河运监管,老挝的精细农业、病虫灾害监管,文莱的都市现代化建设、智慧旅游,印尼的海上集成应用,北斗正提供心贴心定制服务;分别与马来西亚、新加坡、柬埔寨等开展交流合作,与沙特、阿联酋、埃及、摩洛哥、突尼斯、阿尔及利亚等国家制定推进措施,在泰国建成了小型北斗地基增强系统示范网等。中国胸怀和中国贡献伴随“太空丝路”不断延展。

 
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