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中國北斗聯(lián)天下
新華社西昌11月5日電題:中國北斗聯(lián)天下
李國利、楊欣、王新國
沙場,三軍列陣。剛下演兵場的戰(zhàn)旗、戰(zhàn)士、戰(zhàn)鷹、戰(zhàn)車,接受最高統(tǒng)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(fā)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(zhǔn)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(tǒng)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(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)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?qū)Ш较到y(tǒng)組網(wǎng)發(fā)射又點火啟動。
北斗,已成為當(dāng)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(fù)移小凳扶窗立,教識中天北斗星。”自古以來,北斗就是中華民族的指路明燈。
將我國自主建造的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)命名為“北斗”,飽含著近代以來中國歷經(jīng)劫難的清醒、走向復(fù)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(shè)必須自力更生、艱苦創(chuàng)業(yè)!
1990年海灣戰(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。戰(zhàn)火尚未遠去,思想烽火已燃。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之于一個國家,究竟意味著什么?
如果說導(dǎo)彈是槍,原子彈是子彈,那衛(wèi)星導(dǎo)航就是精確瞄準(zhǔn)具。早在上世紀(jì)70年代,從事“兩彈一星”的先驅(qū)們,就啟動過“燈塔一號”工程進行探索。終因經(jīng)濟和技術(shù)方面難以支撐,被迫下馬。
1994年,在國家經(jīng)濟實力、技術(shù)基礎(chǔ)仍然非常薄弱的情況下,黨中央、國務(wù)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(fā)射了20多顆衛(wèi)星,已完成了全球組網(wǎng)。而我國正面對1989年以來西方國家對我實施的最嚴(yán)密技術(shù)封鎖。
彼時,最適合衛(wèi)星導(dǎo)航的黃金頻段美俄已全部占用。我國與同時希望建設(shè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的歐盟,推動國際電聯(lián)從航空導(dǎo)航頻段中,最大限度地擠出一小段頻率,提供衛(wèi)星導(dǎo)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(shè)一個全球?qū)Ш较到y(tǒng)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(tǒng)同時成功申報。按照國際電聯(lián)規(guī)則,必須在7年有效期內(nèi)成功發(fā)射導(dǎo)航衛(wèi)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(fā)展,搶占主動。
北斗人一方面立足獨立自主建設(shè),另一方面積極尋求國際合作。但對中國這樣的大國,在關(guān)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(shù),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(fā)射了首顆伽利略導(dǎo)航衛(wèi)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(dǎo)航衛(wèi)星還在研制之中。
社會主義道路集中力量辦大事的制度優(yōu)勢再次凸顯!在全社會相關(guān)行業(yè)、領(lǐng)域、單位、人員的通力協(xié)作下,北斗人背水一戰(zhàn),倒排工期,一周“5+2”、每天“白+黑”,硬是將原定2007年底發(fā)射的首顆衛(wèi)星,調(diào)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(dǎo)航衛(wèi)星終于如期立在發(fā)射塔架上。
各項測試進展非常順利,但在發(fā)射前的最后檢測中,衛(wèi)星上應(yīng)答機卻出現(xiàn)了小異常。盡管這不是個大問題,發(fā)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(yīng)答機。3天72小時的不眠不休,應(yīng)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(wèi)星,從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,成功進入預(yù)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(wèi)星的信號。
這一刻,距離國際電聯(lián)規(guī)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(shè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的最后一班車!
中國路徑:后發(fā)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(lǐng)導(dǎo)中國革命、改革開放和偉大復(fù)興取得巨大成就的制勝法寶。
建設(shè)中國北斗,在我們這個發(fā)展中國家,且受到技術(shù)嚴(yán)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(dāng)年的革命戰(zhàn)士,不相信有完不成的任務(wù),不相信有克服不了的困難,不相信有戰(zhàn)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(biāo)點進行定位,至少需要3顆衛(wèi)星;考慮到時間誤差,精確定位至少需要4顆衛(wèi)星。這就是GPS和格洛納斯的工作原理和全球組網(wǎng)方案。
如果按這條路徑探索試驗,既缺技術(shù)儲備,又缺工程經(jīng)驗,更缺經(jīng)費支撐,以當(dāng)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(dǎo)者之一,創(chuàng)造性提出了“雙星定位”建設(shè)方案,即:把地心視為一顆虛擬衛(wèi)星、再發(fā)射兩顆地球同步衛(wèi)星構(gòu)成星座,經(jīng)地面控制中心計算處理,實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)地面目標(biāo)的快速定位。這一方案用當(dāng)時中國最成熟的航天技術(shù),以最小的星座、最少的投入、最短的周期,實現(xiàn)了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的自主可控,為后續(xù)發(fā)展堅定了必勝信心,奠定了堅實技術(shù)基礎(chǔ),積累了豐富工程經(jīng)驗。
繪路!按照別人的圖紙搞建設(shè),無異于削足適履。中國北斗,需求牽引、創(chuàng)新驅(qū)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(dǎo)航定位系統(tǒng),至少需要24顆衛(wèi)星,美俄用了20多年時間。但維護我國國家主權(quán)、安全、發(fā)展利益刻不容緩,經(jīng)濟社會發(fā)展現(xiàn)實迫切,我們拖不起、等不得,必須在最短時間內(nèi)讓北斗發(fā)揮出最大的效益。
孫家棟院士,“兩彈元勛”、東方紅一號衛(wèi)星的總設(shè)計師、北斗工程首任總設(shè)計師,帶領(lǐng)北斗人創(chuàng)造性提出了“分步走”戰(zhàn)略,先試驗后建設(shè),先國內(nèi)后周邊,先區(qū)域后全球。
地球自轉(zhuǎn)“日行八萬里”,導(dǎo)航衛(wèi)星繞飛不間斷,要為地面一個特定區(qū)域提供連續(xù)穩(wěn)定的導(dǎo)航服務(wù),按照GPS和格洛納斯采取的單一軌道星座構(gòu)型,在全球組網(wǎng)完成之前無法實現(xiàn)。要讓不可能成為可能,必須構(gòu)建一個全新的星座結(jié)構(gòu)。
北斗人再次腦洞大開,開創(chuàng)性地設(shè)計了混合星座構(gòu)型。2012年底,建成了由地球同步軌道衛(wèi)星、傾斜同步軌道衛(wèi)星和中圓軌道衛(wèi)星共14顆星構(gòu)成的北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),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),為有效應(yīng)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(fā)射5顆試驗衛(wèi)星在軌成功驗證全球系統(tǒng)建設(shè)核心技術(shù)基礎(chǔ)上,2017年11月5日,北斗三號全球組網(wǎng)雙星首次發(fā)射,順利升空。根據(jù)計劃,到2020年左右,我國全面建成小康社會、實現(xiàn)第一個百年奮斗目標(biāo)之際,30多顆北斗三號衛(wèi)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(zhǔn)需求永無止息,建設(shè)滿足國家和人民需求的導(dǎo)航系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)高、難題多、基礎(chǔ)弱,遍地荊棘中北斗人勇攀巔峰……
時間精度是衛(wèi)星導(dǎo)航的命門,天地間時間越同步、誤差越小,定位精度越高。導(dǎo)航系統(tǒng)普遍運用原子鐘維持時間精度。過去,只有少數(shù)國家能夠制造衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用的高精度原子鐘,但對我實行嚴(yán)格限制。在北斗二號建設(shè)時,星載高精度原子鐘成為繞不開的“攔路虎”。
核心技術(shù)終究得靠自己,北斗人再次用行動宣示,外部封鎖越嚴(yán),自我創(chuàng)新越快。不到兩年時間,就自主開發(fā)研制出天穩(wěn)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(dǎo)航系統(tǒng)的生命。依靠衛(wèi)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(nèi)難有大的突破。
北斗人收回仰望星空的慧眼,回望腳下,卻發(fā)現(xiàn)地上大有可為。環(huán)顧遼闊大地,國家的氣象、交通、地震、國土資源等行業(yè)已建有大量GPS基準(zhǔn)站,通過技術(shù)升級改造,即可搖身變?yōu)楸倍坊荆辉诖嘶A(chǔ)上,再新建和調(diào)整優(yōu)化布局,即可建成國土范圍內(nèi)無縫隙覆蓋的北斗地基增強網(wǎng)。2017年,1400多個北斗基站遍布全國,上萬臺套設(shè)備組成星地“一張網(wǎng)”,國內(nèi)定位精度全部達到亞米級,部分地區(qū)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(wǎng)”模式,讓中國精度走到了世界前列。
北斗人還創(chuàng)造了自己的“獨門絕技”,讓北斗“客串”通信衛(wèi)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(qū)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(wèi)星工程以4個國際首創(chuàng)、10大技術(shù)創(chuàng)新、128項發(fā)明專利和其他72項知識產(chǎn)權(quán),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(chuàng)新巔峰。
編輯:秦云
關(guān)鍵詞:北斗衛(wèi)星 北斗系統(tǒng)