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……
建成覆蓋全球的衛星導航系統,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,但對我國實行嚴格限制。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。
拓路!道路承載著發展,道路連接著友誼。中國北斗秉持和踐行“世界北斗”的發展理念,努力建成服務全球、造福人類的“順風車”“高速路”……
服務全球,必須覆蓋全球。
按照傳統衛星管理手段,控制使用好繞飛地球的衛星,需要有遍布全球的地面站。在難以全球布站的情況下,必須建立衛星之間的星間鏈路,實現衛星管衛星,這是世界導航領域的前沿技術,也是北斗三號工程建設必須解決的難題。
2015年8月,兩顆全球系統試驗衛星首次建立起星間鏈路,標志著我國掌握了這一國際領先的核心技術;經過持續實踐優化,已具備全面建設推廣的能力。
服務全球,必須融入全球。
三年前,北斗與GPS在達成頻率兼容共識基礎上,正式建立合作機制,共同推動民用衛星導航技術發展。
兩年前,北斗與伽利略完成衛星導航頻率協調工作。
近日,北斗與格洛納斯成功進行兩大系統的兼容試驗,聯手打造兼容使用、精度更高衛星集群的前景可期。
日臻完善的中國北斗,蛻變成為世界北斗的道路越走越寬!
服務全球,必須贏得全球。
北斗二號建成后,在向國內提供系統服務的同時,即公開向北緯55度到南緯55度、東經55度到180度的亞太地區提供定位精度優于10米、測速精度優于0.2米/秒、授時精度優于50納秒的免費服務。
在我國周邊和“一帶一路”沿線,巴基斯坦的交通運輸、港口管理,緬甸的土地規劃、河運監管,老撾的精細農業、病蟲災害監管,文萊的都市現代化建設、智慧旅游,印尼的海上集成應用,北斗正提供心貼心定制服務;分別與馬來西亞、新加坡、柬埔寨等開展交流合作,與沙特、阿聯酋、埃及、摩洛哥、突尼斯、阿爾及利亞等國家制定推進措施,在泰國建成了小型北斗地基增強系統示范網等。中國胸懷和中國貢獻伴隨“太空絲路”不斷延展。
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