北斗系統(tǒng)全球組網(wǎng)完成

本報赴西昌特派記者　劉揚　樊巍　特約記者　楊欣　陳飚

盡管曾歷波折，但隨著6月23日長征三號乙火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的騰空而起，中國北斗三號導(dǎo)航系統(tǒng)的最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星被送入軌道。這次發(fā)射標志著耗時20多年構(gòu)建的中國自主知識產(chǎn)權(quán)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)宣告建成。

30顆北斗三號衛(wèi)星在軌集結(jié)

據(jù)介紹，北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由24顆MEO衛(wèi)星（地球中圓軌道衛(wèi)星）、3顆IGSO衛(wèi)星（傾斜地球同步軌道衛(wèi)星）和3顆GEO衛(wèi)星（地球靜止軌道衛(wèi)星）三種不同軌道的30顆衛(wèi)星組成。24顆中圓軌道衛(wèi)星是北斗三號系統(tǒng)的核心星座，它們確保了北斗三號系統(tǒng)能均勻覆蓋全球，“在全球任何一個地方，用戶都可以得到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度的服務(wù)”。3顆靜止軌道衛(wèi)星，能為亞太地區(qū)提供大容量的短報文通信、星基增強、精密單點定位等特色服務(wù)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計師楊長風(fēng)接受《環(huán)球時報》記者采訪時表示，本次發(fā)射是北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的收官之作，意味著中國北斗系統(tǒng)“三步走”戰(zhàn)略全部實現(xiàn)。按照“三步走”戰(zhàn)略，2000年，我國建成了北斗一號系統(tǒng)，為我國用戶提供服務(wù)；2012年底，我國建成了北斗二號系統(tǒng)為亞太地區(qū)用戶提供服務(wù)；2017年11月，北斗三號首組雙星成功發(fā)射，北斗系統(tǒng)進入全球化時代。在“三步走”戰(zhàn)略中，中國創(chuàng)新采用三種軌道混合星座，以最少衛(wèi)星數(shù)量實現(xiàn)區(qū)域服務(wù)。尤其是在亞太地區(qū)，用戶能同時享用到中、高軌道導(dǎo)航衛(wèi)星服務(wù)，衛(wèi)星仰角高，抗遮擋能力強，在多層立交城市、峽谷、樹木遮蔽的環(huán)境，用戶仍可獲得連續(xù)導(dǎo)航服務(wù)，提升衛(wèi)星服務(wù)的精度、連續(xù)性、可用性。

堪稱“基礎(chǔ)的基礎(chǔ)”

從立項論證到啟動實施、從雙星定位到區(qū)域組網(wǎng)，再到覆蓋全球，20多年間，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心組織了44次發(fā)射任務(wù)，利用長征三號甲系列運載火箭，先后將４顆北斗一號試驗衛(wèi)星、55顆北斗二號和北斗三號組網(wǎng)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，任務(wù)成功率100%。特別是2017年開啟北斗三號全球組網(wǎng)以來，兩年半時間高密度執(zhí)行18次發(fā)射任務(wù)。

楊長風(fēng)還表示，北斗三號18次發(fā)射任務(wù)接連成功尤其不容易，在兩年半的時間里，北斗工程七大系統(tǒng)、400多家參研參建單位、30余萬名科技人員的齊心協(xié)力，才圓滿完成任務(wù)。核心元器件的100%自主可控，都是由這些科研人員和單位來完成攻關(guān)的。

據(jù)航天科技集團五院北斗三號衛(wèi)星總設(shè)計師陳忠貴介紹，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)面向國家安全、社會經(jīng)濟發(fā)展、人民生活提供時間基準、空間位置基準，對國家的重要性和人民生活的影響程度非常大。作為基礎(chǔ)標稱的時間和空間信息，如果由別人提供，安全感何來？比如當前的熱點新基建，也將是我國建設(shè)發(fā)展下一階段的重要方向，時間基準和空間位置基準就是至關(guān)重要的基礎(chǔ)，北斗系統(tǒng)是新基建的基建，基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。

到2035年，我國將建成以北斗系統(tǒng)為核心，更加泛在、更加融合、更加智能的綜合定位導(dǎo)航授時體系。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程副總設(shè)計師楊元喜表示，在深空、深海、室內(nèi)、地下構(gòu)建統(tǒng)一的定位導(dǎo)航授時系統(tǒng)將成為重點攻關(guān)方向。

提供“中國方案”

隨著北斗三號全球組網(wǎng)完成，“中國的北斗”真正成為“世界的北斗”。北斗系統(tǒng)不僅可以讓國人在走出國門之后仍可以享受到它帶來的便利，還為全球提供多種“中國方案”。

楊長風(fēng)表示，最大的“中國方案”就是通導(dǎo)融合一體。北斗系統(tǒng)不僅具有被動式定位方式，還有著主動定位手段，能實現(xiàn)“我知道我在哪，你在哪，雙方可以信息交換”。在移動通信覆蓋不到的區(qū)域，北斗系統(tǒng)可以發(fā)揮很大作用。例如在遠海移動通信難以覆蓋的海域，漁民說“一拜媽祖，二拜北斗”，體現(xiàn)出遠洋漁業(yè)對北斗系統(tǒng)的信賴。因為漁權(quán)監(jiān)控信息可以不斷通過北斗系統(tǒng)向漁民發(fā)送魚群的分布情況，漁民的安全也更有保障。第二個“中國方案”是星間鏈路，也就是衛(wèi)星之間、星地之間可以互聯(lián)互通，這種方案最大的好處就是建全球系統(tǒng)，而不用全球布設(shè)地面站。依靠星間鏈路，導(dǎo)航的精度也得到進一步提高。第三個“中國方案”是多種定位功能集于一身，實現(xiàn)米級、分米級、厘米級、甚至靜態(tài)的毫米級精度。第四個“中國方案”是集多種功能于一體的混合軌道設(shè)計。美國今后也準備發(fā)射高軌導(dǎo)航衛(wèi)星，亞太一些國家擬建設(shè)的區(qū)域系統(tǒng)與北斗系統(tǒng)發(fā)展模式類似。中國率先走出一條技術(shù)發(fā)展道路，為其他國家發(fā)展相關(guān)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供了“中國智慧”與“中國方案”。

楊長風(fēng)還表示，北斗系統(tǒng)是按照服務(wù)全球、造福人類的全球系統(tǒng)來建設(shè)的，可提供集多種功能于一體的免費服務(wù)能力。“在亞太低緯度地區(qū)，北斗導(dǎo)航精度不亞于美國GPS，在全球范圍也處于領(lǐng)先地位”。他表示，衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的發(fā)展方向是多種系統(tǒng)兼容，用戶可自由選擇精度更高、安全性和可靠性更好的導(dǎo)航衛(wèi)星提供定位服務(wù)，“只要北斗系統(tǒng)自身性能一流，就會獲得更多認可”?！?/p>

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國外全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)怎么樣

目前共有四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，除了中國北斗之外，美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”、歐洲“伽利略”這三大系統(tǒng)發(fā)展狀態(tài)如何呢？《環(huán)球時報》記者23日采訪了全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩。

龐之浩介紹說，當前最成熟的依然是美國GPS系統(tǒng)。正在部署的新一代GPS-3衛(wèi)星最為先進，它在精度上可比現(xiàn)有GPS信號提高近3倍，抗干擾能力提高8倍。另外，它可以依據(jù)需要，迅速關(guān)閉特定地理位置的導(dǎo)航信號發(fā)送。到2019年底，GPS衛(wèi)星星座有30顆衛(wèi)星，為超過40億民用、商用和軍用用戶提供定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。

由24顆衛(wèi)星組成的俄羅斯“格洛納斯”導(dǎo)航系統(tǒng)于1995年12月建成。至今蘇聯(lián)/俄羅斯已發(fā)展了GLONASS、GLONASS-M、K三代導(dǎo)航衛(wèi)星。龐之浩表示，“格洛納斯”與GPS略有不同。例如在衛(wèi)星通信識別上，“格洛納斯”采用頻分多址方式來區(qū)分衛(wèi)星，各衛(wèi)星使用不同的頻率發(fā)射信號，抗干擾能力較好，但用戶設(shè)備成本高；在星座優(yōu)化設(shè)計上，“格洛納斯”采用3個軌道面均勻分布的對稱星座設(shè)計，可以節(jié)省衛(wèi)星所帶燃料。龐之浩認為，雖然俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)的定位精度與美國GPS相當，但其應(yīng)用普及情況遠不及GPS。截至2019年底，“格洛納斯”系統(tǒng)在軌衛(wèi)星28顆，包括26顆GLONASS-M衛(wèi)星和2顆GLONASS-K衛(wèi)星，其中提供導(dǎo)航服務(wù)衛(wèi)星22顆，其余衛(wèi)星處于測試、備份等狀態(tài)。

歐洲“伽利略”導(dǎo)航系統(tǒng)計劃由30顆（其中3顆為備份星）衛(wèi)星組成，平均分布在相互間隔120度的3個傾斜軌道面上。其中免費服務(wù)的設(shè)計定位精度為6米，有償服務(wù)的定位精度可優(yōu)于1米。龐之浩表示，“伽利略”尤其與眾不同，它的衛(wèi)星數(shù)量多、軌道位置高、覆蓋面積大，可為更廣泛的人群提供服務(wù)，而且它的精確度更高、抗干擾能力更強。與俄美衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的軍民兩用不同，“伽利略”屬于純民用。截至2019年底，“伽利略”在軌衛(wèi)星數(shù)量25顆，其中22顆提供導(dǎo)航服務(wù)。不過2019年7月“伽利略”發(fā)生系統(tǒng)級故障，全面中斷服務(wù)時間超過140小時，暴露出“伽利略”系統(tǒng)運行管理存在諸多問題?！?/p>

（劉揚）