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北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工作示意圖。 |
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北斗導(dǎo)航衛(wèi)星運(yùn)行軌道模型圖。 |
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“北斗”和GPS系統(tǒng)攜手導(dǎo)航服務(wù)全球漫畫。 |
“我在哪兒？我從哪兒來？”在一些情況下，這些并不是關(guān)乎人生終極命題的哲學(xué)“天問”，而是關(guān)乎我們生產(chǎn)與生活、迫在眉睫的現(xiàn)實(shí)位置定位問題。要找到這些問題的答案，找到自己的準(zhǔn)確位置坐標(biāo)和來時(shí)的路徑，需要我們抬頭把目光投向深邃的太空“問天”。
那運(yùn)行在九天之上的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將為你解答這些問題。如果你是來自“一帶一路”沿線國(guó)家和地區(qū)的朋友，“北斗”將以11月19日兩顆導(dǎo)航衛(wèi)星成功發(fā)射為標(biāo)志，即將為你提供精細(xì)入微的貼心導(dǎo)航、授時(shí)等多樣化的專業(yè)服務(wù)。中國(guó)作為大型太空公共產(chǎn)品和服務(wù)的提供者，將以此為契機(jī)，更好地造福國(guó)際社會(huì)，使“地球村”里的更多“村民”從中受益。
1年發(fā)射19顆，密度空前
11月19日凌晨2時(shí)7分，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭和遠(yuǎn)征一號(hào)上面級(jí)攜手合作，以“一箭雙星”方式成功把兩顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。值得注意的是，這兩顆衛(wèi)星有兩組編號(hào)：一組是按照北斗導(dǎo)航衛(wèi)星體系的序列總編號(hào)，它們分別為第42顆和第43顆；另一組是按照北斗三號(hào)序列編號(hào)，它們分別為第18顆和第19顆。它們的成功發(fā)射，標(biāo)志著北斗三號(hào)基本系統(tǒng)建設(shè)完成。據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊長(zhǎng)風(fēng)介紹，北斗三號(hào)基本系統(tǒng)將于今年底前開通運(yùn)行，服務(wù)于“一帶一路”國(guó)家和地區(qū)，邁出從區(qū)域走向全球的關(guān)鍵一步。
與之前發(fā)射的北斗衛(wèi)星相比，剛發(fā)射入軌的兩顆星有一個(gè)顯著特點(diǎn)：首次搭載了星間激光載荷并將進(jìn)行空間激光通信與測(cè)距試驗(yàn)。與衛(wèi)星之間傳統(tǒng)使用的微波通信相比，激光通信速率更高、安全性更強(qiáng)。如果未來的相關(guān)試驗(yàn)取得成功，那么就意味著，北斗系統(tǒng)搭建的新的星際鏈路將實(shí)現(xiàn)通信革命，將進(jìn)一步提高衛(wèi)星協(xié)同導(dǎo)航的性能。
2017年11月5日，北斗三號(hào)的首發(fā)星雙星成功發(fā)射，在接下來1年多時(shí)間，長(zhǎng)征火箭進(jìn)行了10次發(fā)射，將17顆北斗三號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星和1顆北斗二號(hào)的補(bǔ)網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射入軌。這樣的發(fā)射頻率和速度無(wú)疑是驚人的，難怪有人把今年稱為“北斗年”。
為了應(yīng)對(duì)高密度發(fā)射，運(yùn)載火箭團(tuán)隊(duì)和衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)都積極探尋提高效率之道。據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)運(yùn)載火箭分系統(tǒng)副總指揮劉建忠介紹，火箭系統(tǒng)除推進(jìn)鋰電池技術(shù)、低溫火箭加注技術(shù)革新外，還優(yōu)化了火箭出廠模式和流程，大幅壓縮了時(shí)間周期。研制團(tuán)隊(duì)針對(duì)北斗衛(wèi)星批量研制特點(diǎn)，研發(fā)出新式生產(chǎn)線和數(shù)字化車間等，采用遠(yuǎn)程測(cè)試縮短流程，大幅提升了研制效率。
三代更迭升級(jí)，步步升高
有19顆衛(wèi)星的北斗三號(hào)基本系統(tǒng)建設(shè)完美收官，人們由此自然而然地聯(lián)想到北斗二號(hào)和北斗一號(hào)，這三者之間是什么關(guān)系呢？
簡(jiǎn)單而言，它們是人們對(duì)中國(guó)自主導(dǎo)航系統(tǒng)“北斗”發(fā)展不同階段和版本的形象稱呼。早在上世紀(jì)80年代，中國(guó)就開始致力于研究自主導(dǎo)航系統(tǒng)，擺脫對(duì)美國(guó)GPS等導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴，實(shí)現(xiàn)自主可控。1994年，北斗計(jì)劃正式立項(xiàng)，根據(jù)當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件，中國(guó)科學(xué)家提出獨(dú)具特色的“雙星定位”理論，據(jù)此建立北斗試驗(yàn)系統(tǒng)。從2000年到2003年間，成功發(fā)射了3顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星（其中兩顆為工作衛(wèi)星，一顆為在軌備份衛(wèi)星），建立起北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，也就是第一代北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，稱“北斗一號(hào)”。它的建立打破了依賴國(guó)外導(dǎo)航定位技術(shù)的被動(dòng)局面，極大地推進(jìn)了中國(guó)空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，在2008年汶川大地震救援中發(fā)揮了不可替代的作用。
北斗一號(hào)覆蓋范圍有限，只能為中國(guó)和周邊地區(qū)提供服務(wù)且定位精度有待提高。從2007年開始，中國(guó)在試驗(yàn)導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上加快建設(shè)覆蓋中國(guó)和亞太地區(qū)的北斗正式工作系統(tǒng)，由此進(jìn)入北斗建設(shè)第二階段，也就是北斗二號(hào)建設(shè)階段。到2012年10月，中國(guó)陸續(xù)發(fā)射了16顆北斗二號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星，完成覆蓋亞太大部分區(qū)域?qū)Ш降南到y(tǒng)建設(shè)。值得一提的是，北斗二號(hào)并不是簡(jiǎn)單地提高北斗一號(hào)的覆蓋范圍，它還克服了后者系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，提供海、陸、空全方位的導(dǎo)航定位服務(wù)。
2017年11月，“北斗”建設(shè)開始進(jìn)入第三階段即北斗三號(hào)建設(shè)階段，旨在建立名副其實(shí)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。根據(jù)計(jì)劃，到2020年，將完成30多顆北斗三號(hào)衛(wèi)星的組網(wǎng)，向全球提供相關(guān)服務(wù)。而在此之前，北斗三號(hào)設(shè)置了到2018年底的階段性目標(biāo)，也就是發(fā)射18顆衛(wèi)星，建成基本系統(tǒng)，先實(shí)現(xiàn)對(duì)“一帶一路”沿線國(guó)家及周邊國(guó)家的覆蓋。從目前的實(shí)施進(jìn)度來看，已經(jīng)有19顆北斗三號(hào)衛(wèi)星發(fā)射入軌，超額完成了計(jì)劃。
攜手朋友伙伴，造福全球
北斗的代際更迭類似于通訊方式代際轉(zhuǎn)換，一方面，加緊建設(shè)升級(jí)新一代系統(tǒng)，另一方面，要做好上一代系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)工作，使得兩代系統(tǒng)并行運(yùn)轉(zhuǎn)、相互補(bǔ)充、平滑演進(jìn)，在此過程中，能夠確保老用戶無(wú)感知，新用戶提性能，最終實(shí)現(xiàn)兩代技術(shù)的新老更替。
當(dāng)北斗三號(hào)建設(shè)緊鑼密鼓推進(jìn)的時(shí)候，北斗二號(hào)的進(jìn)一步完善工作也在大力推進(jìn)之中，以確保為用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。比如，今年7月10日發(fā)射的第32顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星就是北斗二號(hào)的一顆補(bǔ)網(wǎng)衛(wèi)星，用它來替代壽命即將到期的“前任”。
作為中國(guó)自主導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗三號(hào)的升級(jí)首先體現(xiàn)在獨(dú)立自主能力進(jìn)一步增強(qiáng)，據(jù)北斗三號(hào)衛(wèi)星首席總設(shè)計(jì)師謝軍介紹，新發(fā)射的北斗衛(wèi)星上所有使用的部件已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，完全實(shí)現(xiàn)了自主可控。此外，北斗衛(wèi)星載荷更加完備，功能進(jìn)一步增強(qiáng)。比如，今年9月19日發(fā)射升空的北斗雙星，不僅裝備導(dǎo)航功能載荷，而且首次裝載3個(gè)增量載荷：國(guó)際搜救、全球短報(bào)文、等離子體及表面充電風(fēng)監(jiān)測(cè)儀。這標(biāo)志著中國(guó)成為國(guó)際搜救衛(wèi)星組織的空間設(shè)備提供國(guó)，可為用戶提供可靠、方便、免費(fèi)的全球性的衛(wèi)星搜救服務(wù)，大大增強(qiáng)了中國(guó)北斗服務(wù)世界的能力。
作為全球?qū)Ш较到y(tǒng)，北斗三號(hào)在自己的老本行——定位導(dǎo)航領(lǐng)域能力不斷增強(qiáng)。 隨著系統(tǒng)進(jìn)一步完善，北斗三號(hào)將為民用用戶免費(fèi)提供約10米精度的定位服務(wù)、0.2米/秒的測(cè)速服務(wù)，將為付費(fèi)用戶提供更高精度等級(jí)的服務(wù)。隨著“北斗”地基增強(qiáng)系統(tǒng)提供初始服務(wù)，它還可提供米級(jí)、亞米級(jí)、分米級(jí)，甚至厘米級(jí)的服務(wù)。屆時(shí)，“北斗”的定位精度將與GPS相媲美。值得注意的是，北斗三號(hào)作為全球?qū)Ш椒?wù)的后起之秀，雖然具有自己的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，但是在服務(wù)用戶方面，與先行者GPS、伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等之間是優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)關(guān)系。它們將攜手在全球構(gòu)建高效精準(zhǔn)的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)的強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
展望未來，北斗三號(hào)建設(shè)依然任重道遠(yuǎn)。一方面，要對(duì)已經(jīng)收官的基本系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步組網(wǎng)驗(yàn)證，不斷調(diào)試提高；另一方面，北斗地面系統(tǒng)的建設(shè)和升級(jí)工作也要加快推進(jìn)；此外，還有更為繁重的衛(wèi)星研制和發(fā)射任務(wù)。根據(jù)計(jì)劃，未來還將有10多顆北斗三號(hào)衛(wèi)星升空，以使2020年服務(wù)范圍覆蓋全球的目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)。
