天上的星星參北斗

從一場戰(zhàn)爭說起

1991年1月17日凌晨，一道道耀眼的火光撕開了波斯灣靜謐的夜空，幾十枚“戰(zhàn)斧”式巡航導彈從美軍戰(zhàn)艦上騰空而起，飛向幾百公里外的伊拉克。海灣戰(zhàn)爭打響了，這是人類歷史上首次能夠通過電視直播觀看的戰(zhàn)爭。

盡管伊拉克的防空火力十分密集，但在美軍導彈的精確打擊下，許多重要目標遭到摧毀。人們從電視畫面上看到，美軍的一枚導彈把鋼筋混凝土掩體炸開一個缺口，緊接著，第二枚導彈從這個缺口鉆進去，徹底將掩體炸毀，頓時全世界都被震驚了。

這是一場高科技之戰(zhàn)，號稱雄兵百萬的伊拉克軍隊節(jié)節(jié)敗退，不堪一擊，而美軍只損失了一百余人。人們在震驚之余都想知道：以往需要數(shù)十架轟炸機投彈數(shù)百噸才能完成的空襲任務，為什么現(xiàn)在只需要幾枚導彈就能輕松完成？

美軍之所以贏得輕松，要歸功于GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱。上世紀60年代，美國軍方設(shè)想，通過在天上布置衛(wèi)星，向地面連續(xù)不斷地發(fā)送無線電定位信號，不僅能為海洋中的艦船和地面上的車輛提供定位和導航服務，還可以提高導彈、炸彈等武器的打擊精度。雖然從1978年美國正式啟動GPS計劃，發(fā)射了第一顆GPS導航試驗衛(wèi)星，到1991年海灣戰(zhàn)爭爆發(fā)，美國的GPS導航衛(wèi)星只有15顆，每天僅能提供15個小時的服務，但是美軍的隱形戰(zhàn)斗機和巡航導彈，幾乎全部依靠GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)來選擇最佳的隱蔽進攻路線?？梢哉f，海灣戰(zhàn)爭讓GPS一戰(zhàn)成名。

前仆后繼創(chuàng)偉業(yè)

為了打破美國在衛(wèi)星定位領(lǐng)域的壟斷，各國紛紛開始研發(fā)自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。1983年，就在美國啟動GPS計劃之后不久，我國著名無線電電子學家陳芳允和合作者，提出利用兩顆同步定點衛(wèi)星進行定位導航的設(shè)想，這一系統(tǒng)被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，就是北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的前身。

但以當時我國的經(jīng)濟和技術(shù)條件，要開發(fā)出美國GPS那樣的系統(tǒng)，難如登天?？茖W家努力了10年，仍受困于“信號傳輸快速捕獲”這一項技術(shù)難題。

當時，24歲的王飛雪正在國防科技大學攻讀博士學位，知曉這件事后，他和師兄歐鋼多次討論：“為什么不能另辟蹊徑，從數(shù)學理論上尋找到解決問題的辦法呢？”

一次次推理論證，一次次整理思路，無數(shù)個不眠之夜后，王飛雪提出了一個新的算法思路。1995年6月，“全數(shù)字化快速捕獲信號與接收技術(shù)方案”擺到了陳芳允院士的案頭。陳芳允眼前一亮，專家論證評審也予以充分肯定。

從此，王飛雪與同學雍少為、歐鋼，靠著4萬元經(jīng)費，正式踏上北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的逐夢之旅——無論寒暑，不分晝夜，甚至在萬家團圓的春節(jié)，王飛雪和課題組不是在實驗室，就是扛著儀器設(shè)備奔往試驗場。有幾次因為實在太勞累，王飛雪還暈倒在試驗場。

3年后，當顯示器上脈沖閃耀，信號捕捉成功的一刻，業(yè)內(nèi)20多位專家簡直不敢相信自己的眼睛：10年時間、十幾家單位、幾十位知名專家都未能解決的瓶頸技術(shù)，竟然在3年內(nèi)、被3個名不見經(jīng)傳的毛頭小伙子解決了！

2000年的10月和12月，隨著2顆北斗導航試驗衛(wèi)星先后發(fā)射成功，組成北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)（即“北斗一號”），我國成為世界上繼美國、俄羅斯之后第三個具有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。

2008年汶川地震之后，由于震區(qū)通信、電力、交通都被破壞殆盡，QQ、微信、微博、短信這些常用的通信手段統(tǒng)統(tǒng)失靈。危急時刻，是“北斗一號”為災區(qū)與外界架起了橋梁。地面上，它為抗震救災保障信息傳遞;湖岸邊，它為水情排險提供監(jiān)測數(shù)據(jù);天空中，它為救災直升機解決山區(qū)復雜環(huán)境下航跡監(jiān)視、通信聯(lián)絡等問題，“北斗一號”展示著不凡的中國力量。

掃描二維碼，看北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)宣傳片《夢想的方向》

70年，光輝歲月彈指揮間;70年，中華大地滄桑巨變。建國70周年，無數(shù)輝煌映現(xiàn)。我們驕傲，我們自豪;我們幸福，我們感恩！任時光荏苒，華夏兒女初心不忘，砥礪前行！

你知道嗎？

目前國內(nèi)生產(chǎn)的手機都可以用“北斗”導航，如果手機芯片支持北斗衛(wèi)星的信號，不管你用什么導航軟件，都是會用到“北斗”的定位信號的。有人會問，我們已經(jīng)有了GPS導航，體驗也不錯，為什么還需要“北斗”導航呢？

GPS是美國的導航系統(tǒng)，美國可以根據(jù)需要關(guān)閉某個地區(qū)的導航服務。如果過于依賴GPS，假如哪一天美國關(guān)閉了GPS服務，我國無數(shù)行業(yè)將受到極大的影響。

我們通過任何一部智能手機，好像都能免費用GPS進行定位和導航，其實不然。手機里面有GPS模塊，廠商每生產(chǎn)一個模塊都需要向美國付費獲得授權(quán)，無形中增加手機成本，最終還是消費者買單。

如果想知道自己的手機定位是用的GPS還是“北斗”，可以手機下載一個能記錄運動軌跡的GPS軟件，打開后就能看到手機接收到的衛(wèi)星信號的來源、數(shù)量以及質(zhì)量了。通過數(shù)據(jù)的高與低可以判斷出自己的手機接收到的是哪些國家的衛(wèi)星信號。

根據(jù)國際電信聯(lián)盟“先占先得”的規(guī)定，哪一個國家能夠先把衛(wèi)星發(fā)射上去，并且向下發(fā)射這個頻率的信號，這個頻率資源就是這個國家的。

歐洲的伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)就是我們的競爭者。我國科研工作者爭分奪秒，秉持著“頻率是國家戰(zhàn)略資源，要像捍衛(wèi)國土一樣捍衛(wèi)頻率資源”的理念，努力鉆研。終于在2007年，在我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)申報的頻率的最后期限，我國成功發(fā)射第一顆北斗導航衛(wèi)星，正式啟用了這一頻率資源，踏出了“第二步”。

2018年12月27日，我國宣布自主研發(fā)的北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)開始提供全球定位服務，比之前的計劃提早了兩年。

某個手機軟件里關(guān)于衛(wèi)星信號的畫面

“北斗”中的中國制造

衛(wèi)星要有高穩(wěn)定的時間基準信號，就需要星載原子鐘，這是導航衛(wèi)星的“心臟”。此前，我國原子鐘技術(shù)非常薄弱，產(chǎn)品全靠進口。關(guān)鍵技術(shù)掌握在別人手里，給北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)帶來巨大的安全隱患。

為了攻克原子鐘的技術(shù)難題，我國科研工作者們像上了發(fā)條的鐘一樣連軸轉(zhuǎn)，終于讓我國星載銣鐘技術(shù)實現(xiàn)了從無到有、由有到強的跨越。目前我國自主研發(fā)的超薄銣原子鐘，技術(shù)指標達到國際頂尖水平。

目前，北斗三號衛(wèi)星上所有使用的部件，全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化?！氨倍废到y(tǒng)已成為中國實施改革開放40年來取得的重要成就之一?！绷暯街飨谥侣?lián)合國全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際委員會第十三屆大會的賀信中如此評價。

無論是美國GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)，還是歐洲伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)，一年發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量至多也是個位數(shù)。2018年，我國一口氣發(fā)射了十幾顆北斗三號導航衛(wèi)星，震驚了世界航天界。隨著北斗三號衛(wèi)星導航基本系統(tǒng)建成，我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)開始提供全球服務。

在遙遠的古代，中國人就知道依靠北斗七星來指示方位，在夜晚走路時不會迷失方向。而在不久的未來，遍布地球上空的北斗導航衛(wèi)星，將為世界各國提供服務，成為“中國制造”最閃亮、最自豪的名片。