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北斗閃耀世界

http://dailynews.sina.com   2020年08月01日 17:29   中國新聞網

北斗閃耀世界

——寫在北斗三號全球衛星導航系統建成暨開通之際

  “我究竟在地球上的什麼地方?”

  最早,人們發明了羅盤、指南針;接着,人們又發明了無線電、雷達……

  直到有一天,全球衛星導航系統的出現,才讓這個問題變得相對簡單。

  歷史,將永遠銘記這一刻——2020年6月23日9時43分,北斗三號全球衛星導航系統最後一顆組網衛星在西昌衛星發射中心升空。

  看着衛星搭乘長征火箭呼嘯升空,觀禮臺上響起一片歡呼聲、喝彩聲。

  人們有充分的理由歡呼與高歌!爲了這一刻,北斗人付出了太多,中國付出了太多。至此,北斗三號全球衛星導航系統星座部署提前半年完成。中國北斗開始以全新姿態閃耀世界。

  回望中國北斗發展之路,並不是只有這一刻值得銘記!

  從“一顆星”到“滿天星”,在這中間,是一個又一個由決心與勇氣、創新與高效連綴而成的高光時刻,是一段恢宏磅礴的“中國星座”建造史,是一個民族走向偉大復興的鏗鏘步伐。

雙星定位,“人才星座”輝映北斗星座

  “點火!”“起飛!”

  頃刻間,地動山搖,火光沖天。

  2000年10月31日,西昌衛星發射中心,近300噸重的長征三號甲運載火箭噴射出熊熊烈焰,託舉我國第一顆北斗導航試驗衛星飛向太空。

  僅僅50天之後,我國第二顆北斗導航試驗衛星順利進入地球同步軌道。我國自主研發的第一代衛星導航定位系統建成並投入使用。

  從這一天起,我國成爲繼美國、俄羅斯之後世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。

  一段歷史,回首再看時,往往對它的認知會更加客觀與清晰。

  1994年,當北斗一號系統工作啓動建設時,美國的GPS已在一年前完成了24顆衛星的在軌組網;蘇聯的“格洛納斯”(GLONASS)衛星導航系統也在1993年正式啓用。很明顯,北斗衛星導航系統起步已經落後於歐美。

  從零起步,6年時間,“北斗”問天,速度驚人。

  這一輝煌成果的背後,凝聚着太多中國科研人員的智慧和汗水。多少個不眠之夜,他們埋首攻關;多少次跌倒失敗,他們振臂重來。

  可以說,正是因爲我國先有了地面上的“人才星座”,中國自主導航系統建設才迎來一場又一場“及時雨”,並最終有了太空中的北斗星座。

  拂去歲月的塵埃,人們會發現,北斗研製進程中有很多重要節點值得回味,這些節點的出現通常與一些人息息相關。

  在1983年,以“863”計劃的倡導者之一陳芳允院士爲代表的專家學者創造性地提出“雙星定位”理論,即僅用兩顆地球同步定點衛星,就可以覆蓋很大區域,對地面目標和海上移動物體進行定位導航,且有通信功能。

  不瞭解當時歷史背景的人,可能無法體會這一理論的重大意義。

  20世紀80年代,當時的中國還沒有足夠的經濟實力啓動北斗系統建設。

  20世紀90年代,中國科學家們深刻認識到,發展自己的衛星導航系統已經刻不容緩。

  “沒有條件創造條件也要上”的時代背景下,“雙星定位”理論的提出與成功實踐,蹚出了一條符合中國國情的研製之路。

  對北斗系統的建設發展來說,能夠花小錢、辦大事的“雙星定位”理論不啻於一場“及時雨”。

  從理論到上天運行,北斗一號系統建設有多難?參加過攻關的工程師們有個形象的比喻:“簡直比登天還難。”

  然而,這比登天還難的工程,在中國科研人員的手中如期實現。在國家規劃的框架下,每位科研人員把自己變成了“天梯”的一根根橫木,託舉起第一代北斗系統。

  時任北斗導航衛星總體設計師、現任北斗系統工程副總設計師謝軍這樣說:“時代選擇了我,責任選擇了我,所以我決不能怠慢,必須玩命幹。”

  這不單單是謝軍一個人的心聲,更是參與北斗系統研發任務所有科研人員的拼搏狀態。

迎頭追趕,北斗二號見證創新密集能量

  這是中國航天史上濃墨重彩的一筆。

  從2007年4月14日至2012年10月25日,短短5年多時間,中國航天人將16顆北斗衛星“掛”在太空中。由此,中國北斗發展歷程中又豎起一個具有歷史意義的閃光里程碑——北斗二號系統建成。

  2012年10月27日,中國衛星導航系統管理辦公室主任、北斗衛星導航系統新聞發言人冉承其在新聞發佈會上宣佈:北斗二號系統向亞太大部分地區正式提供區域服務。

  系統定位精度由平面25米、高程30米提高到平面10米、高程10米,測速精度由0.4米/秒提高到0.2米/秒。

  5年多時間,北斗系統實現了從第一代到第二代的跨越,且繼承了北斗一號系統的短報文通信功能“獨門絕技”。

  衛星密集發射、系統快速建成的背後,是相關技術上的密集自主創新和系統功能上的不斷迭代升級。每一個重大節點的跨越,中間都曾遇到難以想象的困難。

  北斗系統啓動建設的那一天起,就不得不直面國外技術封鎖等嚴峻局面。

  人們不會忘記,面對這一局面,身爲北斗導航頻率設計和國際協調首席專家的譚述森院士,創造性提出衛星導航信號兼容性評估準則,證明了北斗與其他衛星導航系統頻率重疊時互不影響,贏得頻率共用的“世界共識”,爲國家爭取到寶貴的頻率資源。

  人們也不會忘記,西安衛星測控中心測控技術部研究員李恆年所帶團隊主動領銜“多星共位控制技術”和“雙星共位地面控制實施方案及預警分析”兩項重大課題研究,成功解決了雙星非同步控制的安全隔離和互不干擾問題……

  在北斗二號系統建設過程中,這種自主創新密集呈現,展現出令世人驚歎的巨大能量。

  區域混合導航星座構建、高精度時空基準建立……一條條前人從未走過的路,被北斗工程建設者靠着自主創新踏平坎坷,成爲大道,不斷向着夢想的實現延伸。

  2007年4月,我國北斗二號首顆試驗衛星入軌後,遭遇大功率複雜電磁干擾。如果幹擾問題不能及時解決,即將組網的10多顆衛星,發射計劃將無限期推遲,而已發射的衛星也很難達到預期目標。

  有多少次失敗,就有多少次站起。一個月後問題得到解決。

  王飛雪團隊拿出了具有超強抗干擾能力的衛星載荷,將我國北斗衛星抗干擾能力整整提高了1000倍。

  在此前後,王飛雪團隊還破解了體制、編碼等一系列核心難題,攻克了衛星導航領域的數十項關鍵技術。

  他們設想着把自己變成了天上的星星,思想的電波不停地在星地之間交換,努力捕捉創新的靈光,尋找前進的目標和方向。

  突破!突破!在一系列核心技術難題上的突破,讓我國北斗科研團隊由“跟跑者”向“並行者”“領跑者”轉變。

  創新!創新!一連串事半功倍的實踐,讓“自主創新”成爲北斗精神不可或缺的重要組成部分。

擁抱世界,向着夢想繼續奔跑

  一個民族的智慧,一個國家的創造力,往往需要一些標誌性的成果來證明。這些成果,也是一個民族和國家興旺發達的標誌。

  毫無疑問,北斗系統已成爲中國最閃亮的國家“名片”之一。

  隨着2018年11月我國在西昌衛星發射中心以“一箭雙星”方式成功發射第42、43顆北斗導航衛星,我國北斗三號基本系統星座部署完成。

  同年12月27日,在新聞發佈會上,冉承其宣佈,北斗三號基本系統已完成建設,於當日開始提供全球服務。

  至此,北斗系統開始真正具備全球視野。世界在衛星導航應用領域也多了一個選擇——中國的北斗。

  全球視野,來自全球胸懷。

  回顧北斗系統的發展歷程不難發現,從我國開始自行研製國產衛星導航系統那天起,就把目光投向了全球。

  第一步,北斗一號系統,於2000年建成;第二步,北斗二號系統,於2004年啓動,2012年建成;第三步,覆蓋全球、高精度的北斗三號全球衛星導航系統2020年建成。

  如今,經過幾代工程建設者20多年的不懈努力,北斗系統走完了國外衛星導航系統用40年才走完的建設發展歷程——

  首創3種不同軌道構成的混合星座,以及獨具特色的短報文通信和星間鏈路,實現了星星互聯、星地互聯;系統集定位導航授時、星基增強、國際搜救、精密單點定位、地基增強等功能於一體。

  在此過程中,北斗人時刻沒有忘記自己的承諾:中國的北斗、世界的北斗、一流的北斗。

  在2019年舉辦的第十屆中國衛星導航年會上,冉承其這樣說:多年來,中國積極推進衛星導航系統兼容共用並履行國際義務,舉辦兩屆全球衛星導航系統國際委員會大會,主動承擔聯合國衛星導航教育培訓,深度參與國際民航、國際海事、移動通信、國際電工等國際組織的相關衛星導航標準制定,讓北斗系統更好地服務全球、造福人類。

  簡要介紹的背後,是北斗科研工作者做出的大量工作。

  “我們常說,北斗是‘五千萬’工程,調動了千軍萬馬,經歷了千難萬險,付出了千辛萬苦,要走進千家萬戶,將造福千秋萬代。”北斗系統工程總設計師楊長風介紹說。

  人們可能還記得,2018年9月我國發射的北斗三號系統第13、14顆組網衛星上,就裝載了國際搜救載荷,開始爲全球用戶提供遇險報警及定位服務。

  北斗三號基本系統建成,就開始爲“一帶一路”國家提供基本導航服務。

  在此之前,北斗二號系統已開始爲東南亞、阿拉伯地區一些國家提供服務,並與俄羅斯簽署《中俄衛星導航芯片聯合設計中心諒解備忘錄》。

  絕不因爲困難多而降低標準,這是工程建設者在長期實踐探索中磨鍊出的一股精氣神。他們精益求精的步伐從來沒有停止過。

  北斗三號衛星星載氫原子鐘,每天時鐘誤差小於0.5納秒,累計600萬年誤差1秒,可以連續無縫、不間斷工作,使北斗系統運行更穩定。

  北斗三號系統的進步何止這一點。

  與北斗二號系統相比,它增加了全球搜索救援等新功能,能播發更優質的導航信號;在全面兼容北斗二號短報文服務基礎上,服務能力大幅提升;衛星設計壽命由8年提升至10-12年,關鍵部件全部實現國產化。

  正因如此,北斗系統才有了服務世界的水平與底氣。

  如今,我國形成由基礎產品、應用終端、應用系統和運營服務構成的完整北斗產業鏈,已在國家關鍵行業和重點領域標配化使用,在大衆消費領域規模化應用。

  交通運輸、公共安全、農林漁業、水文監測、氣象預報、通信時統、電力調度、救災減災……北斗系統正深深融入國家核心基礎設施,併產生顯著的經濟效益和社會效益。

  這種鉅變,也昭示着中國北斗服務世界的質量標準與廣闊前景。

  2035年前,還將建成以北斗系統爲核心的更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系。北斗將以更強的功能、更優的性能服務全球,造福人類,爲構建人類命運共同體作出中國貢獻。

  這是中國的承諾,也是北斗人新的出征號角。

  當人們有意或者無意地享受着中國北斗全球衛星導航系統提供的各種優質服務時,北斗人又踏上了新的征程。

  未來,北斗星光將更加璀璨!

  本報記者  王社興

北斗一號、北斗二號、北斗三號系統特點簡介

  北斗一號

  2000年,採用“雙星定位”機制的北斗一號系統建成並投入使用,標誌着我國已自主建成衛星導航系統,實現了從無到有,併成爲繼美國、俄羅斯之後,第三個擁有自主衛星導航系統的國家。

  北斗一號系統在軌衛星3顆,其中2顆爲工作星、1顆爲備份星;服務區域限於中國及周邊,定位精度優於20米,除基本定位導航授時功能外,還具備短報文通信服務能力,成爲北斗區別於其它衛星導航系統的鮮明特點。

  2007年2月,又發射了第4顆北斗一號衛星。目前,北斗一號系統已退役。

  北斗二號

  2004年,北斗二號系統工程啓動。

  歷時8年,實現了區域混合導航星座構建、高精度時空基準建立等,由14顆組網衛星和32個地面站天地協同組網運行的北斗二號系統建成,2012年12月起,正式向我國及亞太地區提供服務。

  北斗二號系統在兼容北斗一號系統技術體制基礎上,增加無源定位能力,集精密定位、實時導航、精確授時、位置報告、短報文通信等功能於一體,定位精度爲10米,授時精度50納秒,短報文通信單次可發送120個漢字。

  截至目前,15顆北斗二號衛星在軌提供服務。

  北斗三號

  2009年,北斗三號系統工程啓動。

  2017年11月,第一、第二顆組網衛星成功入軌。2020年6月,最後一顆全球組網衛星發射成功,北斗三號系統全球星座部署完成。

  北斗三號全球系統星座由24顆中圓地球軌道衛星、3顆地球靜止軌道衛星和3顆傾斜地球同步軌道衛星組成。

  衛星的性能更優、信號兼容性更好,關鍵部件全部實現國產化,衛星設計壽命由8年提升至10-12年。

  採用更高性能的星載銣原子鐘和氫原子鐘,建立星間鏈路支持全星座自主運行,定位精度全球優於10米,亞太地區精度更高,優於5米。

  除全球定位導航授時服務外,系統還具備星基增強、短報文通信、國際搜救、精密單點定位、地基增強等多樣化服務能力。

  資料整理:李 想

【編輯:田博羣】

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