2018，中國靠什么完成“十送北斗”

本報赴西昌特派記者 鄧孝慈 本報特約記者 張亦馳

19日凌晨，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，以“一箭雙星”方式成功發(fā)射北斗三號系統(tǒng)第18、19顆組網(wǎng)衛(wèi)星，標志著我國北斗三號基本系統(tǒng)星座部署完成。那么，這兩顆北斗三號導航衛(wèi)星到底有什么節(jié)點意義？中國又靠什么在2018年完成了“十送北斗”的密集發(fā)射任務？

北斗走向全球的關鍵一步

據(jù)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)總設計師楊長風介紹，此次發(fā)射的兩顆衛(wèi)星屬于中圓地球軌道衛(wèi)星，是我國北斗三號系統(tǒng)第18、19顆組網(wǎng)衛(wèi)星，總體上屬于第42、43顆北斗導航衛(wèi)星。衛(wèi)星發(fā)射入軌后，將進行在軌測試與試驗評估，并與此前發(fā)射的17顆北斗三號導航衛(wèi)星進行組網(wǎng)聯(lián)調(diào)和性能指標評估，于今年年底前開通運行，向“一帶一路”國家和地區(qū)提供基本導航服務。自此，北斗三號基本系統(tǒng)星座將部署圓滿完成，邁出中國北斗從國內(nèi)走向國際、從區(qū)域走向全球的“關鍵一步”。北斗系統(tǒng)已成為中國實施改革開放40年來取得的重要成就之一。

據(jù)一位不愿透露姓名的專家介紹，目前發(fā)射的北斗三號衛(wèi)星大多為距離地面超過2萬公里的中圓地球軌道，也就是MEO軌道，這也是目前GPS、“格洛納斯”和“伽利略”系統(tǒng)使用的軌道類型，非常適合全球組網(wǎng)。北斗三號衛(wèi)星中，還包括距離地面大約3.6萬公里的地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星和傾斜地球同步軌道（IGSO）。

按照我國北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展三步走戰(zhàn)略，北斗三號屬于第三步。而北斗三號組網(wǎng)，則按照最簡系統(tǒng)、基本系統(tǒng)、全球系統(tǒng)三步實施組網(wǎng)。2009年北斗三號工程正式啟動實施，2016年完成了試驗系統(tǒng)建設，2017年11月5日，在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心執(zhí)行了首次組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射任務。2018年3月底，建成由8顆北斗導航衛(wèi)星組成的最簡系統(tǒng)。

按照計劃，2019年至2020年，將發(fā)射6顆北斗三號MEO衛(wèi)星、3顆北斗三號IGSO衛(wèi)星和兩顆北斗三號GEO衛(wèi)星，2020年服務范圍覆蓋全球。

各項性能獲得提升

相比之前的北斗二號區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)，北斗三號不僅覆蓋范圍大大提升，在各項性能上也有很大提高。導航定位系統(tǒng)最核心的指標之一是定位精度，北斗三號將這一指標提升至2.5至5米，較北斗二號提升1至2倍。

定位精度的提升，得益于新技術的支撐。在正樣設計之初，研制團隊就把服務精度設計目標設定在尚未發(fā)射的第

三代GPS導航衛(wèi)星及“伽利略”導航系統(tǒng)設計指標之上。衛(wèi)星的研制單位空間技術研究院率先提出國際上首個高中軌道星間鏈路混合型新體制，形成具有自主知識產(chǎn)權的星間鏈路網(wǎng)絡協(xié)議、自主定軌、時間同步等系統(tǒng)方案，解決了全球布站、衛(wèi)星境外監(jiān)測的難題。而且，目前北斗三號衛(wèi)星上使用的所有部件，全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。

原子鐘是導航衛(wèi)星的核心裝備，它們的精確性和穩(wěn)定性從某處程度上決定了信號的空間精度。北斗三號衛(wèi)星采用更高性能的銣原子鐘和氫原子鐘，銣原子鐘天穩(wěn)定度為E-14量級（也就是說每天誤差大約是10的負14次方秒），氫原子鐘天穩(wěn)定度為E-15量級。加之采用星間鏈路等新技術，使得空間信號精度可優(yōu)于0.5米，為達到2.5到5米的定位精度奠定了基礎。衛(wèi)星設計壽命由8年提升至10-12年，在軌運行工作可靠性有了大幅提升。

新技術也使得提供的服務得到拓展。據(jù)介紹，首先，在進一步提高基本導航服務能力的基礎上，按照國際民航標準提供星基增強服務。其次，按照國際搜救衛(wèi)星組織標準，提供國際搜索救援服務。最后，在全面兼容北斗二號短報文服務基礎上，服務容量提升10倍，用戶機發(fā)射功率降低10倍，短報文服務能力大幅提升，用戶終端小型化、集成化，使用更方便。而且在北斗二號向北斗三號過渡過程中，能夠確保老用戶“無感知”。

高密度發(fā)射背后的“秘密”

據(jù)報道，從今年1月12日，長三乙運載火箭搭檔遠征一號上面級成功發(fā)射北斗三號02組雙星，到此次發(fā)射09組雙星，11個月時間里，長三甲系列火箭今年已完成的12次發(fā)射任務中有10次都是北斗導航衛(wèi)星的發(fā)射任務，共將18顆衛(wèi)星送入預定軌道，順利實現(xiàn)今年北斗工程的圓滿收官。2018年7月以來，已執(zhí)行7次任務、發(fā)射12顆北斗導航衛(wèi)星，組網(wǎng)發(fā)射最短間隔僅17天，創(chuàng)造北斗組網(wǎng)發(fā)射歷史上高密度、高成功率的新紀錄。

那么，是什么讓北斗三號以史無前例的速度組網(wǎng)發(fā)射的呢？有專家表示，正是“三個給力”確保了這樣的發(fā)射速度。首先是衛(wèi)星給力。近年來，中國空間技術研究院針對北斗衛(wèi)星批量研制特點，采用了一系列新技術，實現(xiàn)了衛(wèi)星至少60天的完全自主運行能力。通過優(yōu)化流程，北斗三號在前方發(fā)射場的衛(wèi)星試驗人員數(shù)量減少近一半、全流程時間縮短近1/3。

其次是火箭給力。長征三號甲系列火箭（包括長征三號甲、長征三號乙和長征三號丙等）目前已經(jīng)成功發(fā)射94次，其中相當大一部分是送北斗衛(wèi)星上天，被稱為“北斗專列”。為滿足北斗三號系統(tǒng)組網(wǎng)高密度發(fā)射需求，科研人員持續(xù)技術創(chuàng)新，長征三號甲系列火箭適應性、可靠性、安全性都得到大幅提升。

說到底，還是中國航天人給力。衛(wèi)星系統(tǒng)的科研人員連續(xù)作戰(zhàn)，“干著發(fā)射場的星，管著天上飛的星，操心正在做的星”幾乎是北斗人的工作模式。正是航天人的給力，創(chuàng)造了一年“十送北斗”的紀錄?！?/p>