專家解讀 中國為什麼要建立北斗衛星導航系統

發佈時間:2020-10-12 08:07:19  |  來源:澎湃新聞  |  作者:時青昊  |  責任編輯:呂依依
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【編者按】

習近平總書記指出,歷史是最好的教科書,也是最好的清醒劑。學習黨史、新中國史、改革開放史、社會主義發展史這“四史”,是黨員幹部的一門必修課。繼2019年全國兩會期間首度開設“政治關鍵詞”專欄、新中國成立70週年到來之際二度推出“政治關鍵詞”專欄後,澎湃新聞繼續與上海市社會科學界聯合會、上海市政治學會聯合開啟“四史”關鍵詞。

今天刊發“四史”關鍵詞第59篇,關鍵詞是北斗衛星導航系統。

中國為什麼要建立北斗衛星導航系統?

目前,美國、俄羅斯、中國、歐盟都建立了自己的衛星導航系統。1994年,中國在財政十分拮據的情況下,為什麼要建立自己的衛星導航系統?

其直接原因,可以用兩件事説明:第一,海灣戰爭引發新軍事革命。1991年,海灣戰爭開創了以空中打擊力量決勝的先例;最亮眼的是精確制導武器,美國GPS為精確制導提供了關鍵技術支援。海灣戰爭引發了一場世界性的新軍事革命,GPS定位系統成為各國關注的焦點。

第二,“銀河號”事件迫使中國發展自主衛星導航。1993年7月23日,中國“銀河號”貨輪行駛到印度洋上,導航系統突然沒有信號,船隻無法繼續航行。後來得知,原來是美國對伊朗禁運,故意停掉了這個海域的GPS信號。

“銀河號”的消息傳回國內,孫家棟院士與國防科工委副主任沈榮駿聯名“上書”,建議啟動中國的衛星導航工程。1994年12月,北斗導航實驗衛星系統工程獲得國家批准。

儘管衛星導航系統,最早源於戰爭需求,但它的作用遠不止軍事領域,在國民生産生活諸多領域都扮演著重要的角色。在無人駕駛、測繪、航海、救災等眾多領域,衛星導航系統發揮著無可替代的作用;今天,開車在大城市中穿行,很多“路盲”離開衛星導航,已經寸步難行;我們生活中的共用單車、電子圍欄停車等也離不開衛星導航系統;衛星導航系統也為大面積農業機械化耕作提供了便利。

北斗衛星導航系統為什麼要“三步走”?

中國之所以要“三步走”,簡單地説,是因為兩個原因:一是因為當時我們國家窮;二是因為我們國家雖然窮,但中國的科學家們仍自強不息。

早在上世紀60年代,中國就開始研究衛星導航。但這個項目太“燒錢”,這一計劃並未實施。不過,我們的科學家從未放棄衛星導航研究。到1985年10月,中國科學院和解放軍原總參謀部測繪局聯合開會,“863”計劃倡導者、中科院院士陳允芳提出了一個相對“省錢”的構想:用兩顆地球靜止軌道衛星,就可以覆蓋中國區域。這一構想,日後被稱為“雙星定位”理論,成為日後北斗一號的雛形。2000年,北斗一號的兩顆衛星發射成功,中國成為繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯之後世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家——這是後話。

1994年立項之後,北斗人開始真刀真槍地幹起來,馬上遇到了囊中羞澀的困境。美國從1973年開始研發GPS,到1994年已投入了超過200億美元,每年維護費就高達5億美元;而1994年,中國包括航太在內7大技術領域的“863”計劃預算一共才100億元人民幣。

窮有窮的辦法,既然不能一口吃個胖子,那就分三口吃。於是,中國將衛星導航系統建設分“三步走”:第一步是覆蓋國內,第二步是覆蓋亞太,第三步再覆蓋全球。這就是北斗一號、北斗二號、北斗三號的由來。

北斗衛星導航系統經歷了哪些艱難險阻?

北斗衛星導航系統,經歷的艱難險阻實在太多,我們只能了解“冰山的一角”。

第一個艱難險阻是研製原子鐘。原子鐘的精度,直接決定著衛星導航系統的精度。按北斗總設計師楊長風制定的目標,原子鐘誤差要達到10的負12次方,即每十萬年只出現一秒誤差。原子鐘對整個工程的重要性如同人的心臟,這種核心技術別人絕不會給我們,中國只能靠自己。中國組建了中科院、航太科技、航太科工三支隊伍,同時攻關。經過兩年拼搏,國産星載原子鐘被研製出來,性能比歐洲原子鐘還要好。當初我們想買,歐洲不賣;現在歐洲立刻同意賣,而且降價一半,但中國仍堅持用自己的原子鐘。

另一個驚險的瞬間是爭分奪秒打贏頻率保衛戰。任何一個國家,想要發展自己的衛星導航系統,必須首先向國際電信聯盟(ITU)申請頻率,所以頻率成為美、俄、中、歐四方必須爭奪的寶貴資源。2000年4月17日,中國向國際電信聯盟提出頻段申請;同年6月5日,歐盟伽利略衛星導航系統也提出了頻段申請。關於頻率,國際電信聯盟有兩個規則:“先用先得”和“逾期作廢”。所謂“逾期作廢”,指頻率有效期以申請日期開始計算,7年不用作廢。也就是説,中國北斗二號的首顆衛星必須在2007年4月18日零點之前成功發射並成功播發信號,否則“逾期作廢”。所謂“先用先得”,就是説中國要和歐盟競賽,因為中歐雙方申請的頻率有一段高度重合,雙方需要競爭頻率。中國北斗二號2004年啟動,在起跑線上已經輸了歐盟伽利略系統2年。2005年12月28日,歐盟伽利略計劃的首顆實驗衛星被順利送入太空。讓人意外的是,這顆衛星沒開通頻率,原因是開通頻率需要花錢,此時歐盟手頭緊。中國必須趕緊抓住機遇,但偏偏好事多磨:中國北斗二號首顆衛星已經上了發射架,發現衛星上的應答機出現異常。經過爭分奪秒搶修,2007年4月14日4時11分,北斗二號首顆衛星成功發射;4月17日20點,衛星發出第一組信號,比國際電信聯盟設定的“七年之限”提前了4個小時。中國的頻率保衛戰取得成功。

北斗二號首顆衛星發射成功,解決了頻率問題,也掃清了主要技術障礙。隨後中國逐漸進入“北斗速度”模式:2018一整年,北斗共發射了18顆衛星,創造了世界紀錄。2020年6月23日9時43分,最後一顆北斗組網衛星在西昌發射成功。至此,中國耗時26年、先後發射59顆衛星的自主衛星導航系統終於建成。這意味著,北斗將向全球衛星導航市場發起新的衝擊——這個市場的産值是每年2700多億美元,美國佔90%。

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