• 北斗织网:定位全球服务各方
    2011-12-06

    ——中国航天科技集团公司研制的北斗导航卫星飞天历程回顾


      2008年,四川汶川大地震,房屋、堤坝、河流、山体顷刻间面目全非,道路、电力、通信中断,重灾区失去了与外界的一切联系。是中国航天科技集团公司自主研发的北斗卫星导航系统,突破救灾通信盲点,架起灾区与外界的“生命”之桥。

      在那场灾难中,“北斗”这个熠熠发光的名字,也由此成为家喻户晓的“大明星”,知道中国“北斗”的人也越来越多,其实在它“成名”之前早已战功显赫了。它为测绘人员勘察我国广袤的边疆地区立下过汗马功劳;为我国渔民与家人联系和安全返回保驾护航……

      一直以来,美国的GPS大出风头,基本形成独霸“天下”的格局。据悉,GPS的精度一般约为1米。然而,其他国家却无法享受“同样待遇”,所得到的GPS精确度都限制在10米以外。因此,世界各航天大国意识到,发展自主的卫星导航系统,不仅是航天实力的重要组成部分,更是国家战略的重要一环。中国也不例外,发展自己的卫星导航系统早在10多年前就已经是成了铁板钉钉的事情。

      亮出中国导航卫星品牌

      早在上世纪70年代,中国人就开始研究利用卫星进行地面定位服务,但受制于当时的国力不足等多方面原因,这项名为“灯塔”的研究计划被搁浅了。

      1983年,我国科学家陈芳允和一位美国科学家同时提出利用地球同步卫星进行导航定位的设想。此后,美国和俄罗斯分别开发了GPS和格洛纳斯卫星导航系统。其中,GPS系统应用很成功,格洛纳斯系统则因为后期投入不足,其建设断断续续,时隔多年才取得一定规模的效益。

      我国在开展多年预研后,于1994年全面启动导航系统的研制。2000年10月31日,我国自行研制的第一颗北斗导航试验卫星被成功送入太空。作为北斗导航系统的首发星,它的“安家落户”为整个北斗导航系统建设之战打响了“头炮”。不到两个月的时间,中国航天科技集团公司成功将第二颗北斗导航试验卫星送入空间轨道。

      按照“三步走”的计划,2003年5月25日,又一颗备份卫星升空,这标志着中国已经自主建立了完善的卫星导航系统,以及北斗导航试验系统工作的完成。至此,我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航定位系统的国家。多年来,它在国民经济领域的广泛应用打出了“北斗”响当当的品牌。

      然而,北斗导航试验卫星的系统覆盖范围还比较有限,例如在印度洋等较远区域,导航精度不高。尽快建立能够提供覆盖亚太地区的定位、导航、授时和短报文通信服务的北斗导航定位系统迫在眉睫。

      其实,早在研制北斗一号卫星的上世纪末,我国就同时启动了新一代北斗导航定位系统的研究。2004年,该系统正式立项。2007年4月14日,我国成功发射了北斗导航卫星系统的第一颗卫星,有效验证了导航系统的技术、原理和体制。2009年4月15日,我国成功发射了北斗导航卫星系统的第二颗卫星,这两颗卫星以导航卫星的正式身份加入到了北斗导航系统建设计划之中。

      在密集组网中走向世界

      2010年,对于承担中国北斗卫星导航系统的航天人而言,是个不一般的年份。这一年,中国北斗卫星导航系统以第三颗北斗导航卫星一飞冲天,拉开了序幕,又以第七颗北斗导航卫星的完美表现压轴谢幕。经过这一密集发射连续五颗“新成员”参与组网,中国的新一代卫星导航系统在太空中初现雏形。

      2010年1月17日,第三颗北斗导航卫星飞入太空和地球同步轨道上的伙伴们亲密“牵手”,开启了北斗卫星导航系统覆盖我国及周边地区的时代。与北斗卫星导航实验系统相比,北斗卫星导航系统的真正目标是走向世界。

      我国北斗卫星导航系统工程总设计师孙家栋院士那时就富有远见地提出“要把卫星和导航系统服务能力的重点放在地面应用功能的开发上”。显然,在这位中国航天的“大家”眼里,真正地抓住机遇、迎接挑战,才是北斗卫星导航系统走向世界的捷径。

      同年5月19日,在中国第一届卫星导航学术年会上,中国北斗卫星导航系统专项管理办公室主任冉承其再次以官方的口吻说:“北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务。中国愿意与其他国家合作,共同发展卫星导航事业。”

      冉承其的这次宣告显得更加铿锵有力。虽然当时第四颗北斗导航卫星即将发射的消息还未公布,但冉承其比谁都清楚我国北斗卫星导航系统建设正在通过高密度发射而加快步伐。14天后,我国第四颗北斗导航卫星成功入轨。

      同年8月1日,长征三号甲运载火箭拖着橘红色的火焰将第五颗北斗导航卫星送入预定移动轨道,作为首颗倾斜地球同步轨道的卫星,入轨工作后,北斗卫星导航系统就组成了一个最简系统,成为整个系统建设的一个里程碑。这个最简系统主要还是用于试验,以验证导航信号的准确性、方案设计的合理性和技术条件的允许性等方面内容,以便指导我们进行适时的调整和改进,促进后期组网工作的有效开展。

      3个月后,11月1日,北斗导航卫星的第六位“成员”成功“入住”太空。在这次发射中,中国卫星导航系统管理办公室首次在运载火箭上使用了北斗卫星导航系统标志,蓝色圆形标志包括北斗七星、司南、网格化地球等元素以及北斗卫星导航系统的中英文名称,表明该系统星地一体,为全球提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务的行业特点,暗合着其开放兼容、走向世界、服务全球的建设宗旨。

      第七颗北斗导航卫星是中国航天科技集团公司在2010年全年宇航发射的压轴之作。也为当年20星15箭的高强密度发射画上了完美的句号。12月18日,这颗北斗卫星导航系统中第二颗在倾斜轨道上安家的卫星,它的精确入轨和正常运行,将在很大程度上改善空间段的星座构型,与同年之前连续成功发射的4颗北斗导航卫星联手,可以极大地提高系统服务区的覆盖能力,提高区域导航定位的连续性和稳定性。

      区域导航系统“初长成”

      集团公司“十二五”宇航任务的首战就是发射第八颗北斗导航卫星。

      2011年4月10日,当第八颗北斗导航卫星在倾斜轨道上“安家”之后,北斗卫星导航系统的6颗组网卫星构成了“3+3”的星座构型(包括3颗地球同步静止轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星),这标志着北斗区域卫星导航系统的基本系统建设完成,我国自主卫星导航系统建设进入新的发展阶段,并具备了向我国大部分地区提供初始服务的能力,也达到了进入试运行阶段的条件和水平。

      随着7月27日和12月2日陆续发射成功的第九颗和第十颗北斗导航卫星在倾斜轨道上“落户”,有效地提高了系统可靠性,提升了在轨备份和应用服务能力,进一步改善了系统对覆盖区的导航性能。为实现向我国及周边大部分地区初步提供相关服务,满足交通运输、渔业、林业、气象、电信、水里、测绘等行业以及大众用户的应用需求,打下了坚实的基础。

      在接下来的9年间,我国还将陆续发射多颗组网导航卫星,不断提升系统服务能力,扩大覆盖区域,到2020年,将建成由30余颗卫星组成的北斗全球卫星导航系统。

      在这场太空的群雄逐鹿之中,北斗与其对手的巅峰对决已经展开。中国的“北斗”起步虽然比GPS晚了20年,但在技术上并没有落后很多。

      在区域性卫星导航应用中,中国的北斗卫星导航试验系统和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统无疑将成为美国全球卫星定位系统的竞争对手。

      借用一句航天人自己的话来说就是,如果说,冷战时期的大国地位是靠原子弹决定的,那么21世纪初的大国地位很可能靠原子钟来决定。很幸运,中国成为世界上第三个在全球上空部署原子钟的国家,它不仅将是无处不在的向导,更将意味着标准、影响力以及制定游戏规则的权利。到那时,普天之下,北斗照耀。(杨蕾)

      来源:中国航天报

     
     
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