北斗守國門 百姓得實(shí)惠

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，2012年12月27日正式發(fā)布的英文名稱為BeiDou Navigation Satellite System，縮寫為BDS。該系統(tǒng)是中國自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行，與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可全天候、全天時(shí)，為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航、授時(shí)（標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)發(fā)播）服務(wù)。

有了GPS（全球定位系統(tǒng)）為什么還要建立北斗系統(tǒng)？

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（下稱“北斗”）衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮李長江無數(shù)次回答過這個(gè)問題。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)任務(wù)團(tuán)隊(duì)獲評(píng)2012央視經(jīng)濟(jì)年度人物創(chuàng)新大獎(jiǎng)后，李長江不無感慨地說：“誰都不愿意自己家的鑰匙掌握在別人手里！”

衛(wèi)星導(dǎo)航正是這把守衛(wèi)國門的“金鑰匙”。

美國研發(fā)GPS的初衷，就是為了方便導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)，是為了其全球的霸權(quán)和大國地位。有鑒于此，俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)和歐洲人的伽利略系統(tǒng)也相繼啟動(dòng)。中國身為全球第二大經(jīng)濟(jì)體，也應(yīng)當(dāng)具備相稱的國防安全實(shí)力。

正如同沒有“兩彈一星”，中國今日的命運(yùn)難以想象。而今若依賴GPS，我國的軍艦和導(dǎo)彈豈非在“裸游和裸飛”？！

“作為一個(gè)文化和意識(shí)形態(tài)與西方不同的國家，我們更應(yīng)該自主掌握衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)?！崩铋L江在接受《中國經(jīng)濟(jì)周刊》專訪時(shí)坦言。

北斗自上世紀(jì)90年代開始跟蹤研究，2000年開始發(fā)射北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。當(dāng)時(shí)依靠著兩顆靜止軌道衛(wèi)星，以及地面的基站，北斗初步提供了定位服務(wù)?！皬臒o到有，我們至少有了急需的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)?！北倍沸l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)唯一一位女性總設(shè)計(jì)師楊慧告訴《中國經(jīng)濟(jì)周刊》。這個(gè)被稱作“北斗一代”的導(dǎo)航系統(tǒng)從此開啟了中國人自主導(dǎo)航的時(shí)代。

北斗二代系統(tǒng)于2004年8月31日正式立項(xiàng)，2007年4月17日發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星，2011年12月27日提供試運(yùn)行服務(wù)。

按照有關(guān)規(guī)劃，2020年前后，北斗二代導(dǎo)航系統(tǒng)的二期工程將竣工。屆時(shí)，我國的北斗將真正做到為世界導(dǎo)航。

如今，年輕的北斗正在為保護(hù)國民安全發(fā)揮著不可替代的作用。

《中國經(jīng)濟(jì)周刊》獨(dú)家獲悉，在緝拿湄公河慘案元兇的過程中，北斗功不可沒。因?yàn)橛闷胀ǖ氖謾C(jī)進(jìn)入國外信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，往往會(huì)暴露位置和身份。在對(duì)元兇的前幾次追捕中，皆因此使得犯罪集團(tuán)有所警覺而逃脫。最終，專案組使用北斗進(jìn)行聯(lián)絡(luò)而成功抓捕糯康等人。

目前在中國南海、東海的漁民們均已經(jīng)安裝上了北斗的接收終端。通過該終端可以清楚地記錄下漁船的航行軌跡，這有力地維護(hù)了我們漁民的捕撈權(quán)益，為處理爭(zhēng)端時(shí)保存了證據(jù)。一旦漁船遇險(xiǎn)，借助北斗的短報(bào)文通信功能，救援中心第一時(shí)間可獲知其具體位置，可方便地組織附近船只來救援。

這把“金鑰匙”還能為國民經(jīng)濟(jì)帶來真正的財(cái)富。隨著北斗正式運(yùn)用，相關(guān)的應(yīng)用程序的開發(fā)和儀器設(shè)備的制造還會(huì)帶動(dòng)整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航，地理信息產(chǎn)業(yè)新一輪的轉(zhuǎn)型升級(jí)，前景不可估量。

2012年12月27日，在國務(wù)院新聞辦公室召開的新聞發(fā)布會(huì)上，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新聞發(fā)言人、中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其稱，現(xiàn)有的設(shè)備將會(huì)至少兼容互操作GPS和北斗兩套系統(tǒng)。兩套系統(tǒng)的兼容意味著可參與定位的衛(wèi)星增多，這無疑將增加用戶定位的精度和速度。就像開通了新的電視頻道，你可以根據(jù)興趣愛好任選收看。

“相比GPS來講，北斗具有獨(dú)特的短報(bào)文通信，對(duì)很多用戶是非常有用的”，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師謝軍告訴《中國經(jīng)濟(jì)周刊》，“作為導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的用戶來講，收到的衛(wèi)星信號(hào)數(shù)越多，老百姓就越得實(shí)惠，定位精度也就越高?！?/p>

媲美GPS 8年后覆蓋全球

北斗一代系統(tǒng)的特點(diǎn)是有源定位、授權(quán)服務(wù)、短報(bào)文通信功能。有源定位是指用戶需要先向衛(wèi)星發(fā)信號(hào)，申請(qǐng)定位，衛(wèi)星接收后將信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給地面站，由地面站計(jì)算后再告訴其位置。這種轉(zhuǎn)發(fā)式服務(wù)定位時(shí)間相對(duì)長，并將衛(wèi)星每秒能提供的用戶數(shù)限制在54萬人。

而隨之推出的授權(quán)服務(wù)和短報(bào)文通信卻受到了北斗一代用戶的熱烈歡迎。一位部隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)此贊不絕口，稱其真正實(shí)現(xiàn)了“運(yùn)籌帷幄中，決勝千里外”。因?yàn)樗梢酝ㄟ^指揮室的屏幕墻，清晰地分辨出不同兵種當(dāng)前所在位置。

授權(quán)服務(wù)要求用戶須事先在系統(tǒng)中注冊(cè)，北斗方可提供定位服務(wù)。之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別出該用戶的位置，并報(bào)告給指揮調(diào)度系統(tǒng)。再結(jié)合120個(gè)字的短報(bào)文通信功能，“一般的GPS用戶只會(huì)知道自己在哪個(gè)地方，但是北斗不僅可以讓別人知道你在哪兒，還可以讓自己知道別人在哪個(gè)地方?！比匠衅湔f。

北斗二代系統(tǒng)采取廣播式服務(wù)，用戶不用申請(qǐng)也能定位，實(shí)現(xiàn)如GPS般的無源定位。此外，二代系統(tǒng)也保留了位置報(bào)告、短報(bào)文通信服務(wù)。

借助北斗，神舟系列載人飛船的回收工作輕松不少。從神舟六號(hào)起，在飛船返回艙中裝備了北斗接收機(jī)。這讓地面的迎接人員做到幾乎與返回艙同時(shí)抵達(dá)降落地點(diǎn)。

在2008年汶川地震中，北斗可謂戰(zhàn)功赫赫。在眾多GPS通信設(shè)備失靈罷工后，北斗手持終端機(jī)和位于北京的衛(wèi)星導(dǎo)航定位指控中心保持了順暢的溝通。通過短報(bào)文通信聯(lián)系，外界清楚得知：一支200多人的救援隊(duì)伍在震后24小時(shí)之內(nèi)已經(jīng)趕赴震中。依靠北斗，救災(zāi)工作有條不紊。

冉承其在發(fā)布會(huì)上介紹道，北斗現(xiàn)在向亞太大部分地區(qū)正式提供區(qū)域服務(wù)，包括定位、導(dǎo)航、雙向授時(shí)和短報(bào)文信息服務(wù)?；痉?wù)性能：位置精度平面10米、高程10米；測(cè)速精度每秒0.2米；授時(shí)精度單向50納秒。覆蓋區(qū)域?yàn)槟暇?5°到北緯55°、東經(jīng)55°到東經(jīng)180°，其中北緯10°到北緯55°、東經(jīng)75°到東經(jīng)135°為重點(diǎn)服務(wù)區(qū)。

北斗二代系統(tǒng)的最終目標(biāo)是要建立全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前所提供的區(qū)域服務(wù)僅僅邁出了二代系統(tǒng)的第一步。

楊慧向《中國經(jīng)濟(jì)周刊》介紹說：“考慮到國力，建設(shè)周期等因素，二代系統(tǒng)分為兩步走：一期工程是以亞太地區(qū)為主的區(qū)域系統(tǒng)，除多了有源定位功能外，其它功能和性能類似GPS；二期則會(huì)將導(dǎo)航范圍擴(kuò)大至全球?！?/p>

從無到有 還要繼續(xù)攻關(guān)

既然我國的技術(shù)水平已經(jīng)可以媲美GPS，那么北斗為什么還要分幾步走，不迅速實(shí)現(xiàn)全球覆蓋？

最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是衛(wèi)星。由于種種原因，一些尖端技術(shù)我們無法借鑒，我國航天人必須自主創(chuàng)新。

楊慧介紹說：“我國此前并沒有制造導(dǎo)航衛(wèi)星的先例，我們是在通信衛(wèi)星的平臺(tái)上進(jìn)行的探索。但這兩者還是有很多不同：比如導(dǎo)航衛(wèi)星不能通過噴氣推動(dòng)來調(diào)整姿態(tài)；衛(wèi)星的陀螺儀壽命不夠；如何增加衛(wèi)星平臺(tái)的承載與供電能力等等問題。這些都曾經(jīng)是衛(wèi)星設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面臨的難題?！?/p>

2009年，衛(wèi)星在研制過程中曾發(fā)現(xiàn)供配電系統(tǒng)可能存在嚴(yán)重的問題，為此試驗(yàn)人員進(jìn)行了大量的電纜等方面的工作，這件事至今都讓謝軍記憶深刻。當(dāng)時(shí)，一幫70后、80后的北斗團(tuán)隊(duì)成員認(rèn)真復(fù)核電路設(shè)計(jì)，并對(duì)連接后的電纜進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，最后竟然把整個(gè)庫房中的電纜都用光了。

正是團(tuán)隊(duì)成員以孜孜不倦、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)，抱著解決問題的決心來進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)，才有了后續(xù)穩(wěn)定工作的導(dǎo)航衛(wèi)星。“為了查清楚問題原因，我們不惜一切代價(jià)，直至問題徹底解決?！敝x軍向《中國經(jīng)濟(jì)周刊》感嘆道。

衛(wèi)星的壽命直接影響整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量?，F(xiàn)階段我國導(dǎo)航衛(wèi)星的設(shè)計(jì)使用壽命仍然只有8年。今后在建設(shè)全球系統(tǒng)時(shí)，將著力延長衛(wèi)星壽命至10～12年。這其中的關(guān)鍵部件較多，同時(shí)要提高全球系統(tǒng)的性能的關(guān)鍵部件之一——星載原子鐘，可謂是決定導(dǎo)航系統(tǒng)性能的重中之重。

在2004年啟動(dòng)北斗導(dǎo)航項(xiàng)目時(shí)，國內(nèi)的星載原子鐘還只是停留在高校試驗(yàn)階段，市場(chǎng)上并無產(chǎn)品。星載原子鐘的研制在當(dāng)時(shí)相當(dāng)棘手，因在這之前的所有飛行器中都未使用過如此高精度的原子鐘。一旦星載原子鐘與地面站的計(jì)時(shí)有偏差，那么信號(hào)的路程就無法精確計(jì)算，精確導(dǎo)航和定位更無從談起。

當(dāng)時(shí)一度希望進(jìn)口國外的銣原子鐘來加快研發(fā)，但是北斗總設(shè)計(jì)師、中國科學(xué)院院士孫家棟告誡說，美國人不賣，歐洲人的東西又沒有上過天，不能過分相信外國技術(shù)，中國人必須搞自己的鐘?！爱?dāng)初是在孫院士的大力支持下，我們這些研發(fā)人員才能更加堅(jiān)定信心、夠踏踏實(shí)實(shí)做好產(chǎn)品。”謝軍回憶起這些往事時(shí)感嘆道。

現(xiàn)在國產(chǎn)星載銣原子鐘的研制成功突破了國外的技術(shù)封鎖，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，對(duì)于我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)產(chǎn)生了重大戰(zhàn)略意義。

盡管導(dǎo)航衛(wèi)星的研制已經(jīng)取得很大的突破，但離達(dá)到全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的要求還有很長的路要走。比如超出了現(xiàn)有地面基站的測(cè)控范圍，如何保證定位精確度等難題又?jǐn)[在了航天人的面前。

如今，在南極科考的雪龍?zhí)柹希b載了北斗系統(tǒng)的用戶機(jī)并在整個(gè)航行過程中使用。從2012年8月自南極返回的用戶機(jī)的反饋來看，結(jié)果令人滿意。“我還期望下一次能夠得到更多的數(shù)據(jù)?！敝x軍告訴《中國經(jīng)濟(jì)周刊》，“必須通過這些試驗(yàn)，我們才能不斷完善衛(wèi)星系統(tǒng)的性能?！?/p>

2009年至今，北斗成功發(fā)射了14顆星。綜合考慮各方面因素，為加快衛(wèi)星發(fā)射速度，火箭系統(tǒng)還采取了一箭雙星的發(fā)射技術(shù)。相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，未來還將視情況采取一箭四星的發(fā)射方式，加快衛(wèi)星的構(gòu)型布局。</