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中國北斗聯天下
新華社西昌11月5日電題:中國北斗聯天下
李國利、楊欣、王新國
沙場,三軍列陣。剛下演兵場的戰旗、戰士、戰鷹、戰車,接受最高統帥檢閱,米秒不差。
南海,驚濤駭浪。世代漂泊在這里求媽祖、討生活的漁民,如今無論到哪塊海域、哪個島礁,都在祖國俯瞰之中。
汶川,山崩地裂。震中映秀20多小時音訊全無,突破死亡線趕到的部隊,第一時間發出100余字短報文,字字千金。
街頭,車水馬龍。行色匆匆的人們,隨時能精準找到最近位置的旅館、小吃店、共享單車,“出門一時難”成為過去。
這些,都因緣翱翔星空的中國北斗。
2014年,在中阿合作論壇第六屆部長級會議上,提出北斗系統落地阿拉伯項目的倡議。
2015年,我國與俄羅斯簽署北斗和格洛納斯衛星導航系統共用兼容性聲明。
2016年,我國與阿盟國家舉辦第一屆北斗合作論壇。
2017年,黨的十九大勝利閉幕后,北斗三號全球導航系統組網發射又點火啟動。
北斗,已成為當代中國展向世界的一張亮麗“名片”。
中國選擇:大國重器,惟有自力更生
“復移小凳扶窗立,教識中天北斗星?!弊怨乓詠?,北斗就是中華民族的指路明燈。
將我國自主建造的衛星導航系統命名為“北斗”,飽含著近代以來中國歷經劫難的清醒、走向復興的企盼:中國命運必須自己掌控,中國重器必須自己打造,中國建設必須自力更生、艱苦創業!
1990年海灣戰爭中,裝載GPS的精確打擊武器首次大規模使用,作戰效能令全球震驚。戰火尚未遠去,思想烽火已燃。衛星導航系統之于一個國家,究竟意味著什么?
如果說導彈是槍,原子彈是子彈,那衛星導航就是精確瞄準具。早在上世紀70年代,從事“兩彈一星”的先驅們,就啟動過“燈塔一號”工程進行探索。終因經濟和技術方面難以支撐,被迫下馬。
1994年,在國家經濟實力、技術基礎仍然非常薄弱的情況下,黨中央、國務院和中央軍委毅然決策啟動北斗一號工程,進行試驗探索。
彼時,美國GPS、俄羅斯格洛納斯各發射了20多顆衛星,已完成了全球組網。而我國正面對1989年以來西方國家對我實施的最嚴密技術封鎖。
彼時,最適合衛星導航的黃金頻段美俄已全部占用。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,提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。
擺在我們面前的只有兩條路,一是尋求合作,共用資源;二是獨立發展,搶占主動。
北斗人一方面立足獨立自主建設,另一方面積極尋求國際合作。但對中國這樣的大國,在關系國家重大競爭力的合作中,自身沒有過硬實力和核心技術,往往難有對等交流,處處面臨不平等壁壘。我們與歐盟的多輪頻譜合作談判,進展緩慢。
2005年,歐盟發射了首顆伽利略導航衛星。此時,距離我們申請使用的頻段有效期只剩不到3年時間,而我們的首顆北斗導航衛星還在研制之中。
社會主義道路集中力量辦大事的制度優勢再次凸顯!在全社會相關行業、領域、單位、人員的通力協作下,北斗人背水一戰,倒排工期,一周“5+2”、每天“白+黑”,硬是將原定2007年底發射的首顆衛星,調整到2007年2月底,提前完成全部研制工作。
2007年4月初,首顆北斗導航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,衛星上應答機卻出現了小異常。盡管這不是個大問題,發生故障的概率也不高,卻有可能影響信號的正常傳回。
這是絕不能允許的!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小時的不眠不休,應答機隱患成功排除。
2007年4月14日4時11分,這顆肩負著重要使命的衛星,從西昌衛星發射中心發射升空,成功進入預定軌道;2天后的16日20時許,北京終于清晰接收到來自這顆衛星的信號。
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。
中國北斗一飛沖天、成功“分娩”,趕上了建設全球衛星導航系統的最后一班車!
中國路徑:后發趕超,道路別具特色
殺出一條血路,是中國人的血性;闖出一條新路,是中國人的自信。這既是中華民族始終屹立于世界民族之林的精神密碼,也是我們黨領導中國革命、改革開放和偉大復興取得巨大成就的制勝法寶。
建設中國北斗,在我們這個發展中國家,且受到技術嚴密封鎖情況下,不可能循著別人的路走,必須砥礪前行、換道超車。
探路!眼前無路,但絕不停步。北斗人像當年的革命戰士,不相信有完不成的任務,不相信有克服不了的困難,不相信有戰勝不了的敵人,他們迎著困難上,“摸著石頭過河”……
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。這就是GPS和格洛納斯的工作原理和全球組網方案。
如果按這條路徑探索試驗,既缺技術儲備,又缺工程經驗,更缺經費支撐,以當時的綜合國力,可望而不可及。
陳芳允院士,“兩彈元勛”、“863計劃”倡導者之一,創造性提出了“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,經地面控制中心計算處理,實現對區域內地面目標的快速定位。這一方案用當時中國最成熟的航天技術,以最小的星座、最少的投入、最短的周期,實現了衛星導航系統建設的自主可控,為后續發展堅定了必勝信心,奠定了堅實技術基礎,積累了豐富工程經驗。
繪路!按照別人的圖紙搞建設,無異于削足適履。中國北斗,需求牽引、創新驅動,哪里急需、哪里先建,邊建邊用、逐步延伸……
建成覆蓋全球的導航定位系統,至少需要24顆衛星,美俄用了20多年時間。但維護我國國家主權、安全、發展利益刻不容緩,經濟社會發展現實迫切,我們拖不起、等不得,必須在最短時間內讓北斗發揮出最大的效益。
孫家棟院士,“兩彈元勛”、東方紅一號衛星的總設計師、北斗工程首任總設計師,帶領北斗人創造性提出了“分步走”戰略,先試驗后建設,先國內后周邊,先區域后全球。
地球自轉“日行八萬里”,導航衛星繞飛不間斷,要為地面一個特定區域提供連續穩定的導航服務,按照GPS和格洛納斯采取的單一軌道星座構型,在全球組網完成之前無法實現。要讓不可能成為可能,必須構建一個全新的星座結構。
北斗人再次腦洞大開,開創性地設計了混合星座構型。2012年底,建成了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顆星構成的北斗二號衛星導航系統,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,為有效應對我國周邊安全威脅和維護國家核心利益,及時增加了厚重砝碼。
在前期發射5顆試驗衛星在軌成功驗證全球系統建設核心技術基礎上,2017年11月5日,北斗三號全球組網雙星首次發射,順利升空。根據計劃,到2020年左右,我國全面建成小康社會、實現第一個百年奮斗目標之際,30多顆北斗三號衛星將星耀全球。
筑路!恒心搭起通天橋,勇氣吹開智慧門。人類對時空的精準需求永無止息,建設滿足國家和人民需求的導航系統,標準高、難題多、基礎弱,遍地荊棘中北斗人勇攀巔峰……
時間精度是衛星導航的命門,天地間時間越同步、誤差越小,定位精度越高。導航系統普遍運用原子鐘維持時間精度。過去,只有少數國家能夠制造衛星導航系統使用的高精度原子鐘,但對我實行嚴格限制。在北斗二號建設時,星載高精度原子鐘成為繞不開的“攔路虎”。
核心技術終究得靠自己,北斗人再次用行動宣示,外部封鎖越嚴,自我創新越快。不到兩年時間,就自主開發研制出天穩定度達到10-14量級的原子鐘,授時精度50納秒,300萬年只有1秒誤差,徹底打破了他國壟斷。
定位精度是導航系統的生命。依靠衛星,目前定位精度大多在10米量級。要進一步提高精度,單純在天上下功夫,短期內難有大的突破。
北斗人收回仰望星空的慧眼,回望腳下,卻發現地上大有可為。環顧遼闊大地,國家的氣象、交通、地震、國土資源等行業已建有大量GPS基準站,通過技術升級改造,即可搖身變為北斗基站;在此基礎上,再新建和調整優化布局,即可建成國土范圍內無縫隙覆蓋的北斗地基增強網。2017年,1400多個北斗基站遍布全國,上萬臺套設備組成星地“一張網”,國內定位精度全部達到亞米級,部分地區達到分米級,最高精度甚至可以到厘米或毫米級。這種全國“一張網”模式,讓中國精度走到了世界前列。
北斗人還創造了自己的“獨門絕技”,讓北斗“客串”通信衛星,通過位置報告和短報文,具備告知別人我“在哪兒”“干什么”的獨特功能。可別小瞧這個本事,汶川地震救援表明,在地面通信信號盲區或其他通信手段失效后,它就成了緊急時刻拯救生命的最后“保險索”。
2016年,北斗二號衛星工程以4個國際首創、10大技術創新、128項發明專利和其他72項知識產權,獲得國家科技進步特等獎。大器晚成的中國北斗,成功登上了我國科技重大工程的創新巔峰。
編輯:秦云
關鍵詞:北斗衛星 北斗系統