2020年 6 月 23 日 9 時(shí) 43 分許,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心,搭載著北斗系統(tǒng)第 55 顆導(dǎo)航衛(wèi)星暨北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星的長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭點(diǎn)火升空,北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署終于全面完成。
那么,“收官之星”成功發(fā)射,意義幾何?
三代北斗,一脈相承
作為繼美國(guó) GPS、俄羅斯 GLonASS 后的第三個(gè)成熟的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),中國(guó)自研的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要由三部分組成:
空間段:由若干顆衛(wèi)星組成,包括地球靜止軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星;
地面段:主要是地面站(包括主控站、時(shí)間同步/注入站和監(jiān)測(cè)站等)和星間鏈路運(yùn)行管理設(shè)施;
用戶段:包括北斗及兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的芯片、模塊、天線等,此外還有終端設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)等。
要建成一個(gè)惠及全球的系統(tǒng),并非易事,何況這還是我國(guó)迄今為止規(guī)模最大、覆蓋范圍最廣、服務(wù)性能要求最高的巨型航天系統(tǒng)。
回溯其歷史,從確定戰(zhàn)略至今已有近 30 個(gè)年頭了。
20 世紀(jì) 80 年代,我國(guó)開始探索、建設(shè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),確定了“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略,主要是指:
北斗一號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng):試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng);
北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng):區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng);
北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng):全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)。
北斗一號(hào)系統(tǒng)的攻關(guān)研究,始于 1994 年。經(jīng)過(guò)幾年努力,我國(guó)于 2000 年和 2003 年前后共發(fā)射了 3 顆地球靜止軌道衛(wèi)星,系統(tǒng)得以建成并正式投入使用。中國(guó)自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)從“無(wú)”到“有”,美、俄的壟斷地位被打破。
隨后的 2004 年,第二代北斗開始了歷史使命,如果說(shuō)第一代北斗是偉大的嘗試,那么第二代則做出了顯著的改進(jìn)。
2019 年 5 月 17 日,也像今天一樣值得被記住——第 45 顆北斗衛(wèi)星、北斗二號(hào)第 4 顆備份衛(wèi)星搭載長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭成功發(fā)射,北斗二號(hào)導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)圓滿收官。
實(shí)際上,就在第二代北斗創(chuàng)造歷史之際,第三代北斗的建設(shè)也于 2009 年拉開帷幕。
第三代北斗的高光時(shí)刻有二,一是 2018 年 11 月 19 日,長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心“一箭雙星”,第 42、43 顆北斗衛(wèi)星成功發(fā)射,北斗三號(hào)基本系統(tǒng)完成建設(shè);二是今天,同一架運(yùn)載火箭、同一個(gè)發(fā)射中心,北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星點(diǎn)火升空。
【圖源央視新聞】
至此,始于 20 世紀(jì) 80 年代的我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略完美實(shí)現(xiàn)。
衛(wèi)星上天,對(duì)我國(guó)測(cè)量、定位領(lǐng)域意義重大
歷經(jīng) 26 載終于完成的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成,究竟會(huì)帶給我們多大的影響,還需從每一代北斗各自的表現(xiàn)說(shuō)起。
北斗一號(hào)系統(tǒng)是主動(dòng)式雙向測(cè)距二維導(dǎo)航,能快速確定目標(biāo)地理位置,向用戶及主管部門提供導(dǎo)航信息。
2008 年汶川地震抗震救災(zāi)期間,救災(zāi)部隊(duì)攜帶 1000 多臺(tái)“北斗一號(hào)”終端機(jī),不斷從前線發(fā)回災(zāi)情報(bào)告,為指揮部提供了重要信息支援。
但也正是受到這一工作原理的限制,北斗一號(hào)在定位時(shí)失去了無(wú)線電隱蔽性,不能滿足軍事需求;另外由于設(shè)備必須含發(fā)射機(jī),其體積、重量、價(jià)格和功耗等有很大的提升空間;此外,北斗一號(hào)無(wú)法覆蓋兩極地區(qū),赤道附近定位精度差。
北斗二號(hào)系統(tǒng),雖然解決了上述不足,但也并非只是第一代的簡(jiǎn)單延伸,能夠提供海、陸、空全方位的全球?qū)Ш蕉ㄎ环?wù)。
中國(guó)全球定位系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)咨詢中心主任曹沖研究員曾表示:
北斗二號(hào)就是國(guó)產(chǎn) GPS,只要現(xiàn)在 GPS 應(yīng)用的地方,我們的北斗二號(hào)就能應(yīng)用。
值得一提的是,2005 年測(cè)量珠峰高程時(shí),測(cè)量隊(duì)進(jìn)行 GNSS 衛(wèi)星測(cè)量主要依賴的是 GPS 系統(tǒng)。而今年,測(cè)量同時(shí)參考了北斗、GPS、歐洲 GALILEO 和俄羅斯 GLonASS 四大全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng),并以北斗的數(shù)據(jù)為主,可見北斗的精度和可靠性完全不輸 GPS。
在應(yīng)用方面,北斗二號(hào)系統(tǒng)最典型的民用場(chǎng)景便是車載導(dǎo)航儀。
眾所周知,GPS 車載導(dǎo)航儀占據(jù)著很大的市場(chǎng)份額,而“國(guó)產(chǎn) GPS”的入局,必將改變這一局面,正如一位從業(yè)者所說(shuō):
只要市場(chǎng)是打開的,有充分的競(jìng)爭(zhēng),我們肯定是選擇最優(yōu)的性價(jià)比。
而北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要提供兩種服務(wù):
開放服務(wù):可在服務(wù)區(qū)中免費(fèi)提供定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù),定位精度為 10 米,授時(shí)精度為 50 納秒,測(cè)速精度 0.2 米/秒;