【北斗导航】北斗导航37年终成大器 中国应该感谢美国吗

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在因突发技术原因推迟7天后,中国北斗卫星导航系统全球组网最后一颗导航卫星,于北京时间2020年6月23日9时43分在西昌卫星发射中心成功发射,中国北斗卫星导航系统全球组网进入读秒阶段。从1980年代双星定位原理的提出到今天的全球组网,北斗导航30多年的历程极为不易,而美国三番五次的刺激无疑是中国发展北斗卫星导航系统最大的动力。

中国国家博物馆复兴之路展览中的北斗导航系统模型。(多维新闻)

上世纪90年代初的海湾战争,是美国全球定位系统(GPS)首次应用于战争,原本针对的对象苏联此时解体已成定局无暇他顾,反而是中国这个遥远的看客被深深地震撼了。

战前,基于自身作战经验考量,中国军方看好伊拉克陆军认为美军会吃大亏,现实却是在美国空地一体战下的摧枯拉朽,萦绕中国军方心头的是——将伊拉克军队换成中国军队会如何?从此中国开始力推国防现代化。配备GPS系统的精确制导武器在战争中的表现——二战时期需要十几吨炸弹才能摧毁的目标仅需一枚精确制导炸弹就可摧毁,给中国军方留下了深刻的印象,开始意识到卫星导航系统的价值。

1993年发生的“银河号事件”,无疑又一次刺激了中国,再次为中国展示了卫星导航系统的重要性。1993年7月至9月间,美国以怀疑中国货轮银河号向伊朗运送化学武器原料为由,在印度洋公海上拦截银河号,要求登船检查。为此,美国甚至局部关闭了银河号所在海区的GPS信号,致使银河号无法确定位置及航向,不得不在印度洋上停了下来,被美国军舰截停长达三周,最终不得不在沙特海军基地接受美国登船检查。事后,美国不仅拒绝赔偿损失也拒绝道歉,极其傲慢地将“锅”甩给了情报错误。

就在“银河号事件”的次年,中国政府批准了中国科学院院士、“两弹一星功勋奖章”获得者陈芳允的“双星定位系统”方案,正式启动北斗卫星导航系统建设。所谓的“双星定位系统”,1983年由陈芳允与合作者提出,基于三球定位原理,采用两颗同步卫星进行定位,并同时进行通信。1989年,陈芳允团队通过通信卫星进行了双星定位实验,验证了双星定位技术的可行性。

从1989年双星定位技术获得验证,到1994年北斗卫星导航系统启动,时间跨度长达五六年,最大的原因恐怕并非技术问题而是穷。可以想象,如果没有海湾战争与“银河号事件”接踵而来的刺激,北斗卫星导航系统建设的启动恐怕还会延迟。

上世纪90年代的银河号事件,是中美两国之间的一次外交冲突,中国将其视为奇耻大辱。(微博@宋忠平)

在北斗导航系统建设期间,2003年中国也曾受邀参加欧洲伽利略卫星导航系统建设,成为加入该计划的第一个非欧盟(UN)成员国。中国承诺出资2.3亿欧元(约合2.6亿美元),这大约是伽利略系统预期成本11亿欧元的五分之一,根据协议中国将拥有伽利略系统的部分所有权和全部使用权。然而,随着计划的推进,中国突然发现自己不但在技术上被封锁,还被排除在伽利略计划决策机构之外,事实上沦为财务投资者,随后退出了伽利略计划。参与伽利略计划遭遇的种种不公,无疑又一次刺激了中国,更加坚定了自主发展北斗卫星导航系统的决心。

按照中国北斗卫星导航系统“三步走”发展规划,1994年启动的北斗卫星导航系统建设属于第一代,即“北斗卫星导航试验系统”。通过“双星定位技术”构建区域性卫星导航系统,实现中国及周边地区范围内的定位服务,为正式的、全球性的北斗卫星导航系统探路。

2000年10月和12月,中国在西昌卫星发射中心成功将两颗北斗导航试验卫星即“北斗一号卫星”发射入轨,2003年又发射了一颗备份卫星,从而完成了“北斗卫星导航试验系统”建设,成为继美国、俄罗斯后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

2004年启动的由16颗卫星组成的覆盖亚太地区的北斗卫星导航系统,属于“三步走”计划的第二步,也即第二代北斗卫星导航系统“北斗二号”。也是从北斗二号开始,北斗卫星导航系统开始由第一代的军用系统向与GPS一样的军民两用系统发展。

从2007年4月北斗二号第1颗卫星发射,到2012年12月第16颗卫星入轨,短短五年时间中国就建成了覆盖亚太大部分地区的第二代北斗卫星导航系统,其中第12、第13与第14、第15颗北斗导航卫星还是通过一箭双星方式发射。

2009年,第二代北斗导航系统尚未建成,中国就启动了第三代北斗卫星导航系统即“北斗三号”建设,建立由30颗卫星组成的全球卫星导航系统,从覆盖亚太地区的区域卫星导航系统进入全球组网时代。从2017年底北斗三号第1颗导航卫星发射开始,到2020年6月23日第30颗卫星成功发射,三年多时间中国就完成了北斗卫星导航系统全球组网发射任务。仅2018年一年之内就发射了18颗北斗导航卫星,其中前16颗都采用了一箭双星方式发射。

第一代北斗导航实验系统,从项目启动到第一颗卫星发射长达6年,从第一颗卫星发射到第三颗卫星发射又花了3年,整个计划耗时长达9年;第二代北斗区域导航系统,从启动到第一颗卫星发射仅3年,从第一颗卫星发射到第16颗卫星发射长达5年,整体耗时8年;第三代覆盖全球的北斗卫星导航系统,从启动到第一颗卫星发射就耗费了8年时间,却在短短3年时间里就完成了组网发射。这既体现了从区域组网到全球组网技术跨越之大,也展现出了中国航天技术的厚积薄发。当今世界能够跨越这一步的,唯有中国、美国与俄罗斯,曾经举世瞩目的欧洲伽利略导航系统至今未能实现全球组网。

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