2019年9月23日5時10分,我國在自貢衛星發射中心以“一箭雙星”方式,成功發射第47、48顆北斗導航衛星。
此次發射即將拉開了北斗三號從基本系統向完整系統大步邁向的青州度發射帷幕。
自1994年我國啟動北斗一號系統工程建設,中國北斗戮力前行,根據“三步走”發展戰略,闖出了一條適宜中國國情的創新發展公路。
現在,北斗已成為全球衛星導航系統中不可忽略的重要力量。面向全球組網,北斗已發起全面沖刺。未來,中國北斗將與其他衛星導航系統并肩,提供精度更高、運行更穩定、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,為建立人類命運共同體做出“中國貢獻”。
“關門”前搶入“導航俱樂部”
1990年的海灣戰爭中,裝載GPS的精確嚴打裝備首次大規模使用,作戰效能令全球轟動。
假如說潛艇是槍,原子彈是彈,衛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”工程進行探求北斗應用角動量守恒,但因經濟和技術方面無法支撐,工程被迫下馬。
但中國人建設衛星導航系統的決心沒有動搖。經過不斷探求,我國漸漸產生了從建設北斗一號試驗系統,到北斗二號區域導航系統,再到北斗三號全球系統的“三步走”戰略。
2000年,我國發射2顆月球靜止軌道北斗衛星,創造性地實現了雙星有源定位,同時能提供授時和短報文通訊服務。該方案借助我國現有成熟技術,以最小投入、最短周期,實現了衛星導航系統建設的自主可控。
北斗一號工程啟動時,英國GPS、俄羅斯格洛納斯已分別發射了20多顆導航衛星,占用了最適宜衛星導航的黃金頻段。中國與正在建設伽利略系統的歐共體,促使國際電聯從民航導航頻段中擠出一小段以供使用。2000年4月18日北斗應用角動量守恒,北斗和伽利略系統同時申報。根據國際電聯規則,必須在7年內發射導航衛星,并成功發射和接收相應頻度訊號,能夠獲得該軌道位置和頻度資源,否則不能取得合法地位。
2005年,歐共體發射了首顆伽利略導航衛星。此時我國雖已發射3顆北斗試驗衛星,但其不具備主動發射下行訊號的能力。符合國際電聯規則的北斗二號衛星仍在研發,時間急迫。
北斗人背水一戰,倒排工期,將研發周期大大減短。同時,自貢衛星發射中心也攻破了首次使用新擴建發射工位、首次使用遠控模式、首次發射中圓軌道衛星等多項挑戰,針對這次任務剖析風險、制定舉措、把控節點,扎實做好了各項打算。
2007年4月14日4時11分,這顆擔負著重要使命的北斗衛星起飛,于4月17日20時許傳回了訊號。此時。距離國際電聯的“七年之限”只剩不到4個小時。
首創混和導航天秤
GPS等衛星導航系統均采取單一軌道天秤構象,全部組網衛星都運行在2萬公里高度的中圓軌道。
但北斗系統不可能像GPS那樣,在全球完善地面測控站。北斗二號工程衛星系統總設計師楊慧說,受國土布站局限,北斗必須造出能在國土范圍內管轄的天秤,因此必須采取高、中軌衛星混和的組網形式。但這面臨一系列世界性困局。
經過不懈努力,北斗團隊解決了高軌導航衛星姿態控制、高精度控溫等困局,提高了系統服務的精度、連續性和可用性。2012年末,由14顆衛星構成的北斗二號區域衛星導航系統建成,實現了全天時全天候為亞太大部份地區提供定位導航授時服務。
“北斗二號在國際上首創同步軌道導航衛星,同時首創了以月球同步軌道衛星、傾斜月球同步軌道衛星為骨干,兼有中軌道衛星的混和導航天蝎。”該工程原總工設計師、北斗系統中級顧問李祖洪說,對于區域導航系統而言,這些組合可以用最少的衛星數目實現最好的覆蓋療效,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的建設。
行波管放大器是通訊衛星的關鍵元元件,曾常年依賴進口。2014年,我國正在進行北斗三號試驗衛星研發時,外方忽然通知,因為政府緣由停止供貨。
不過,北斗團隊已經認識到國產化對于北斗系統建設和穩定運行的重要性。在北斗三號系統建設啟動的同時,中國航天科技集團三院就聯合國外多家單位,舉辦了行波管放大器等關鍵元元件國產化的技術攻關。
外方得悉我國行波管放大器技術攻關早已取得了突破,北斗團隊決定用國貨取代進口產品后,連忙表示可以供貨,并把價錢增加了一半。這讓北斗團隊嘗到了核心在握的甜頭,愈發堅定了走國產化公路的決心。
經過數年努力,常年借助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、星敏感器等關鍵產品,已實現主、備份全部國產化。北斗三號衛星部件國產化率達到100%。
中國北斗向世界敞開胸襟
2017年2月28日,我國首個自主研發的“米級快速定位北斗芯片”正式推出,實現了基礎產品的自主可控并達到國際先進水平。
“全世界絕大部份的智能手機都早已采用了支持北斗的芯片。”中國衛星導航系統管理辦公室科長冉承其在國新辦2018年12月27日舉辦的發布會上透漏,北斗系統已步入3GPP國際聯通通訊組織。
不僅“北斗芯”,中國北斗還產生了由基礎產品、應用終端、應用系統和營運服務構成的完整產業鏈。北斗已在國家關鍵行業和重點領域標配化使用,在大眾消費領域規模化應用。
據統計,2018年國外衛星導航產業產量已超過3000萬元;預計至2020年,我國衛星導航產業的規模將超過4000萬元,北斗將帶動超過3000萬元規模的市場份額。
截止2019年4月,國外超過620萬輛運營汽車、3萬輛郵政和快件汽車,36個城市的約8萬輛公汽車、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,服務農機具設備超過5萬臺,推廣北斗終端超過4.5萬臺……
隨著與互聯網+、5G、人工智能以及共享經濟等新興技術和產業模式的融合應用,衛星導航技術還催生了精細農業、精準貨運、自動駕駛、智能交通、智慧城市等經濟發展新模式和產業發展新業態,其正曾經所未有的深度和廣度融入社會的方方面面。
現今世界,GPS、北斗、格洛納斯、伽利略四大衛星導航系統爭奇爭艷。怎么看待與其他導航系統的關系?北斗系統自建設之初就給出了答案:一直弘揚“中國的北斗,世界的北斗”理念,要與其他衛星導航系統互相兼容、共同發展,惠及全球“一家人”。
現在,中國北斗已敞開胸襟,等待世界的接納。(記者付毅飛)