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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

2019年09月24日 07:36 | 作者:付毅飛 | 來源:科技日報
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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(dǎo)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(jìn)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(shè),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(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)并肩,提供精度更高、運(yùn)行更穩(wěn)定、功能更可靠的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù),成為面向全世界的重大公共服務(wù)空間基礎(chǔ)設(shè)施,為構(gòu)建人類命運(yùn)共同體作出“中國貢獻(xiàn)”。

“關(guān)門”前搶入“導(dǎo)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(dǎo)彈是槍,原子彈是彈,衛(wèi)星導(dǎo)航就是精確瞄準(zhǔn)鏡。早在20世紀(jì)70年代,中國航天人就啟動過“燈塔一號”工程進(jìn)行探索,但因經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面難以支撐,工程被迫下馬。

但中國人建設(shè)衛(wèi)星導(dǎo)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(shè)北斗一號試驗系統(tǒng),到北斗二號區(qū)域?qū)Ш较到y(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(wù)。該方案利用我國現(xiàn)有成熟技術(shù),以最小投入、最短周期,實現(xiàn)了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)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(dǎo)航衛(wèi)星,占用了最適合衛(wèi)星導(dǎo)航的黃金頻段。中國與正在建設(shè)伽利略系統(tǒng)的歐盟,推動國際電聯(lián)從航空導(dǎo)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(nèi)發(fā)射導(dǎo)航衛(wèi)星,并成功發(fā)射和接收相應(yīng)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(dǎo)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(yuǎn)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(wù)分析風(fēng)險、制定措施、把控節(jié)點,扎實做好了各項準(zhǔn)備。

2007年4月14日4時11分,這顆肩負(fù)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(dǎo)航星座

GPS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)均采取單一軌道星座構(gòu)型,全部組網(wǎng)衛(wèi)星都運(yùn)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(shè)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(nèi)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(tuán)隊解決了高軌導(dǎo)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(wù)的精度、連續(xù)性和可用性。2012年底,由14顆衛(wèi)星構(gòu)成的北斗二號區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航授時服務(wù)。

“北斗二號在國際上首創(chuàng)同步軌道導(dǎo)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(dǎo)航星座?!痹摴こ淘笨傇O(shè)計師、北斗系統(tǒng)高級顧問李祖洪說,對于區(qū)域?qū)Ш较到y(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(rèn)可。

在北斗二號工程建設(shè)的同時,我國于2009年啟動了北斗三號全球系統(tǒng)的建設(shè)。

行波管放大器是通信衛(wèi)星的關(guān)鍵元器件,曾長期依賴進(jìn)口。2014年,我國正在進(jìn)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(tuán)隊早已認(rèn)識到國產(chǎn)化對于北斗系統(tǒng)建設(shè)和穩(wěn)定運(yùn)行的重要性。在北斗三號系統(tǒng)建設(shè)啟動的同時,中國航天科技集團(tuán)五院就聯(lián)合國內(nèi)多家單位,開展了行波管放大器等關(guān)鍵元器件國產(chǎn)化的技術(shù)攻關(guān)。

外方得知我國行波管放大器技術(shù)攻關(guān)已經(jīng)取得了突破,北斗團(tuán)隊決定用國貨替代進(jìn)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(tuán)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(jìn)口的行波管放大器組件、微波開關(guān)、大功率電源控制器、動量輪組件、星敏感器等關(guān)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(dá)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(chǔ)產(chǎn)品的自主可控并達(dá)到國際先進(jìn)水平。

“全世界絕大部分的智能手機(jī)都已經(jīng)采用了支持北斗的芯片?!敝袊l(wèi)星導(dǎo)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(jìn)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(chǔ)產(chǎn)品、應(yīng)用終端、應(yīng)用系統(tǒng)和運(yùn)營服務(wù)構(gòu)成的完整產(chǎn)業(yè)鏈。北斗已在國家關(guān)鍵行業(yè)和重點領(lǐng)域標(biāo)配化使用,在大眾消費(fèi)領(lǐng)域規(guī)?;瘧?yīng)用。

據(jù)統(tǒng)計,2018年國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已超過3000億元;預(yù)計至2020年,我國衛(wèi)星導(dǎo)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(nèi)超過620萬輛營運(yùn)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(nèi)河導(dǎo)航設(shè)施、2900余座海上導(dǎo)航設(shè)施已應(yīng)用北斗系統(tǒng),服務(wù)農(nóng)機(jī)設(shè)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(jì)等新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)模式的融合應(yīng)用,衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)還催生了精細(xì)農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)物流、自動駕駛、智能交通、智慧城市等經(jīng)濟(jì)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(dāng)今世界,GPS、北斗、格洛納斯、伽利略四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)爭奇斗艷。如何看待與其他導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)系?北斗系統(tǒng)自建設(shè)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(dǎo)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(guān)鍵詞:北斗 衛(wèi)星 導(dǎo)航 系統(tǒng)

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