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我国北斗三号全球组网“收官之星”导航系统星座部署完成
更新日期:2020-6-23    作者:人民日报    编辑:admin    点击量:3310

【全球导航争霸史】

全世界的导航系统发展,更是历经无数波折。

1957104日,苏联发射了全世界第一颗人造地球卫星“斯普特尼克1号”,迅速激起美国人的危机感。

这场被美国人称为“斯普特尼克时刻”的危机,直接刺激了GPS的诞生。甚至在2007年俄罗斯纪念“斯普特尼克1号”上天50周年之际,美国人同样举行了缅怀仪式,感谢前苏联带来的刺激。

苏联第一颗人造卫星上天之后,美国也在对这颗人造卫星进行检测,美国霍普金斯大学应用物理实验室科学家比尔·盖伊和乔治·威芬巴赫发现了一个现象,那就是这颗卫星的频率出现了偏移,经研究发现是相对运动引起的多普勒频移效应。他们发现,如果在地面上架设多部接收机,就可以根据接收到的信号的不同频差推算出卫星的具体位置。

他们将这个研究成果上报给实验室主任弗兰克·麦克卢尔,说他们已经实现了对苏联卫星的多普勒定位跟踪。

弗兰克主任当时在做海军的“子午卫星系统”,即研究如何给军舰定位。听到两位科学家的汇报后,他眼前一亮:既然你们能够发现卫星在哪里,如果把问题反过来,通过多颗已知位置(实际需要4颗,3颗用于三维定位,另一颗用于校正误差)的卫星,同样可以确定地面信号接收器的位置。

于是:

1958年,子午卫星系统(NNSS-TRANSIT)开始设计;

1964年该系统正式运行;

1967年该系统解密以供民用;

1973年,美国国防部批准研制GPS

1991年海湾战争中,GPS首次大规模用于实战;

1994年,GPS全部建成投入使用;

2000年,GPS取消实施SA(对民用GPS精度的一种人为限制策略)。

目前,世界四大全球系统包括:已经建成并且投入全球完全服务的美国的GPS和俄罗斯的GLONASS,即将完成全球组网实现全球完全服务的中国北斗系统和欧洲的伽利略系统。

区域系统,则有日本的准天顶卫星系统(QZSS)和印度区域导航卫星系统(IRNSS)。

全球四大导航系统中,GPS的前身NNSS实际上1957年就开始研发,GPS1973年开始立项,综合实力最强。

俄罗斯GLONASS系统是1976年苏联时代开始建设,1996118日正式建成,但GLONASS20世纪90年代后期经历俄罗斯经济动荡,直到2003年才开始全面升级和发展,并于2011年年底实现全球覆盖。

GLONASS的抗干扰能力较强,但卫星工作寿命较短。目前,GLONASS的全球定位精度约为5m,俄罗斯境内在增强系统的辅助下精度可达0.5m,随着GLONASS现代化的进程,预计未来几年,其定位精度可与GPS相当。

伽利略系统是欧空局与欧盟在1999年合作启动,2005年首颗试验卫星成功发射,2008年开通定位服务。伽利略系统是纯民用系统,其他三大全球导航系统都是军民两用,都拥有精度更高、抗干扰能力更强的军用信号。

此外,伽利略系统不具备星间链路技术,而北斗、GPSGLONASS都有。有了星间链路,哪怕没有全球建站,也可以跟所有卫星相连。但没有星间链路,卫星就只好各自为战,一旦地面站出问题,整个星链会因为缺乏自主运行能力而陷入瘫痪。

北斗系统1994年立项,其实起步比伽利略还早,并呈现加速发展状态。

【迟亦不生变】

本来,北斗系统今年6月中旬就会完成全球组网。但2020616日晨,原定于上午10时发射的“北斗三号”最后一颗组网卫星因技术原因,发射推迟。

作为收官之星,它的发射牵动了全国人民的心。但科学不容一丝疏忽,果断暂停也是另一种争分夺秒。而且另据消息,最后一颗卫星的延迟发射,与海外某国的干扰有关。

“北斗二号”系统的首发星,也曾历突发的暂停。

20074月,“北斗二号”首发星即将发射,但就在第三次总检查时,卫星的应答机出现异常。早在2000年,中国已向国际电联申请了北斗导航卫星的信号频率。根据规则,必须7年内将卫星发射入轨,并成功向地面发送信号,才算真正占住这个频率。

此时,距离国际电联要求的7年截止日期,只有十来天时间。

面对进退维谷的困境,中国航天人突破常规,打开整流罩,打开卫星舱板,将工作不正常的应答机取出。所有参试人员进驻发射场后,搬设备、扛机柜、布电缆。大干3天没有片刻喘息,接着就是200小时不间断地加电测试。

这一次,院士、型号总师和技术人员一起排班,排除了大量险情并历经种种考验。

2007414日,卫星顺利升空。417日晚8时,在频率截至时间4小时前,卫星准确无误地向地面发送了第一组信号,任务圆满成功。

北斗,从此确立了自己的频率。

相比于13年前“北斗二号”首发星的紧迫,本次收官之星的延迟发射,虽然仍然牵动万千人心,但和13年前的争分夺秒相比,仍然是相对从容,最终也只是延迟了一周时间。

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