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25年持續(xù)蓄力,北斗向全球組網(wǎng)發(fā)起全面沖刺
科技創(chuàng)新70年·歷程
本報記者 付毅飛
2019年9月23日5時10分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心以“一箭雙星”方式,成功發(fā)射第47、48顆北斗導航衛(wèi)星。
這次發(fā)射正式拉開了北斗三號從基本系統(tǒng)向完整系統(tǒng)大步邁進的高密度發(fā)射序幕。
自1994年我國啟動北斗一號系統(tǒng)工程建設,中國北斗砥礪前行,按照“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略,闖出了一條適合中國國情的創(chuàng)新發(fā)展道路。
如今,北斗已成為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)中不可忽視的重要力量。面向全球組網(wǎng),北斗已發(fā)起全面沖刺。未來,中國北斗將與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)并肩,提供精度更高、運行更穩(wěn)定、功能更可靠的定位、導航和授時服務,成為面向全世界的重大公共服務空間基礎設施,為構建人類命運共同體作出“中國貢獻”。
“關門”前搶入“導航俱樂部”
1990年的海灣戰(zhàn)爭中,裝載GPS的精確打擊武器首次大規(guī)模使用,作戰(zhàn)效能令全球震驚。
如果說導彈是槍,原子彈是彈,衛(wèi)星導航就是精確瞄準鏡。早在20世紀70年代,中國航天人就啟動過“燈塔一號”工程進行探索,但因經(jīng)濟和技術方面難以支撐,工程被迫下馬。
但中國人建設衛(wèi)星導航系統(tǒng)的決心沒有動搖。經(jīng)過不斷探索,我國逐漸形成了從建設北斗一號試驗系統(tǒng),到北斗二號區(qū)域導航系統(tǒng),再到北斗三號全球系統(tǒng)的“三步走”戰(zhàn)略。
2000年,我國發(fā)射2顆地球靜止軌道北斗衛(wèi)星,創(chuàng)造性地實現(xiàn)了雙星有源定位,同時能提供授時和短報文通信服務。該方案利用我國現(xiàn)有成熟技術,以最小投入、最短周期,實現(xiàn)了衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設的自主可控。
北斗一號工程啟動時,美國GPS、俄羅斯格洛納斯已分別發(fā)射了20多顆導航衛(wèi)星,占用了最適合衛(wèi)星導航的黃金頻段。中國與正在建設伽利略系統(tǒng)的歐盟,推動國際電聯(lián)從航空導航頻段中擠出一小段以供使用。2000年4月18日,北斗和伽利略系統(tǒng)同時申報。按照國際電聯(lián)規(guī)則,必須在7年內發(fā)射導航衛(wèi)星,并成功發(fā)射和接收相應頻率信號,才能獲得該軌道位置和頻率資源,否則不能取得合法地位。
2005年,歐盟發(fā)射了首顆伽利略導航衛(wèi)星。此時我國雖已發(fā)射3顆北斗試驗衛(wèi)星,但其不具備主動發(fā)射下行信號的能力。符合國際電聯(lián)規(guī)則的北斗二號衛(wèi)星仍在研制,時間緊迫。
北斗人背水一戰(zhàn),倒排工期,將研制周期大大縮短。同時,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心也攻克了首次使用新改建發(fā)射工位、首次使用遠控模式、首次發(fā)射中圓軌道衛(wèi)星等多項挑戰(zhàn),針對此次任務分析風險、制定措施、把控節(jié)點,扎實做好了各項準備。
2007年4月14日4時11分,這顆肩負著重要使命的北斗衛(wèi)星起飛,于4月17日20時許傳回了信號。此時。距離國際電聯(lián)的“七年之限”只剩不到4個小時。
首創(chuàng)混合導航星座
GPS等衛(wèi)星導航系統(tǒng)均采取單一軌道星座構型,全部組網(wǎng)衛(wèi)星都運行在2萬公里高度的中圓軌道。
但北斗系統(tǒng)不可能像GPS那樣,在全球建立地面測控站。北斗二號工程衛(wèi)星系統(tǒng)總設計師楊慧說,受國土布站局限,北斗必須造出能在國土范圍內管轄的星座,為此必須采取高、中軌衛(wèi)星混合的組網(wǎng)方式。但這面臨一系列世界性難題。
經(jīng)過不懈努力,北斗團隊解決了高軌導航衛(wèi)星姿態(tài)控制、高精度溫控等難題,提升了系統(tǒng)服務的精度、連續(xù)性和可用性。2012年底,由14顆衛(wèi)星構成的北斗二號區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成,實現(xiàn)了全天時全天候為亞太大部分地區(qū)提供定位導航授時服務。
“北斗二號在國際上首創(chuàng)同步軌道導航衛(wèi)星,同時首創(chuàng)了以地球同步軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星為骨干,兼有中軌道衛(wèi)星的混合導航星座?!痹摴こ淘笨傇O計師、北斗系統(tǒng)高級顧問李祖洪說,對于區(qū)域導航系統(tǒng)而言,這種組合可以用最少的衛(wèi)星數(shù)量實現(xiàn)最好的覆蓋效果,已獲得了國際上的認可。
在北斗二號工程建設的同時,我國于2009年啟動了北斗三號全球系統(tǒng)的建設。
行波管放大器是通信衛(wèi)星的關鍵元器件,曾長期依賴進口。2014年,我國正在進行北斗三號試驗衛(wèi)星研制時,外方突然通知,由于政府原因停止供貨。
不過,北斗團隊早已認識到國產(chǎn)化對于北斗系統(tǒng)建設和穩(wěn)定運行的重要性。在北斗三號系統(tǒng)建設啟動的同時,中國航天科技集團五院就聯(lián)合國內多家單位,開展了行波管放大器等關鍵元器件國產(chǎn)化的技術攻關。
外方得知我國行波管放大器技術攻關已經(jīng)取得了突破,北斗團隊決定用國貨替代進口產(chǎn)品后,急忙表示可以供貨,并把價格降低了一半。這讓北斗團隊嘗到了核心在握的甜頭,更加堅定了走國產(chǎn)化道路的決心。
經(jīng)過數(shù)年努力,長期依靠進口的行波管放大器組件、微波開關、大功率電源控制器、動量輪組件、星敏感器等關鍵產(chǎn)品,已實現(xiàn)主、備份全部國產(chǎn)化。北斗三號衛(wèi)星部件國產(chǎn)化率達到100%。
中國北斗向世界敞開胸懷
2017年2月28日,我國首個自主研制的“米級快速定位北斗芯片”正式推出,實現(xiàn)了基礎產(chǎn)品的自主可控并達到國際先進水平。
“全世界絕大部分的智能手機都已經(jīng)采用了支持北斗的芯片?!敝袊l(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其在國新辦2018年12月27日舉行的發(fā)布會上透露,北斗系統(tǒng)已進入3GPP國際移動通信組織。
除了“北斗芯”,中國北斗還形成了由基礎產(chǎn)品、應用終端、應用系統(tǒng)和運營服務構成的完整產(chǎn)業(yè)鏈。北斗已在國家關鍵行業(yè)和重點領域標配化使用,在大眾消費領域規(guī)?;瘧?。
據(jù)統(tǒng)計,2018年國內衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已超過3000億元;預計至2020年,我國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)的規(guī)模將超過4000億元,北斗將拉動超過3000億元規(guī)模的市場份額。
截至2019年4月,國內超過620萬輛營運車輛、3萬輛郵政和快遞車輛,36個城市的約8萬輛公交車、3200余座內河導航設施、2900余座海上導航設施已應用北斗系統(tǒng),服務農(nóng)機設備超過5萬臺,推廣北斗終端超過4.5萬臺……
隨著與互聯(lián)網(wǎng)+、5G、人工智能以及共享經(jīng)濟等新興技術和產(chǎn)業(yè)模式的融合應用,衛(wèi)星導航技術還催生了精細農(nóng)業(yè)、精準物流、自動駕駛、智能交通、智慧城市等經(jīng)濟發(fā)展新模式和產(chǎn)業(yè)發(fā)展新業(yè)態(tài),其正以前所未有的深度和廣度融入社會的方方面面。
當今世界,GPS、北斗、格洛納斯、伽利略四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)爭奇斗艷。如何看待與其他導航系統(tǒng)的關系?北斗系統(tǒng)自建設之初就給出了答案:始終踐行 “中國的北斗,世界的北斗”理念,要與其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)相互兼容、共同發(fā)展,造福全球“一家人”。
如今,中國北斗已敞開胸懷,等待世界的接納。
編輯:張佳琪
關鍵詞:北斗 衛(wèi)星 導航 系統(tǒng)