中國北斗 服務全球——寫在我國完成北斗全球衛星導航系統星座部署之際

6月23日上午，大涼山腹地的西昌衛星發射中心西昌發射場。

 

推遲一週發射的長征三號乙運載火箭矗立在發射塔架旁，乳白色箭體上的“中國航天”四個大字與火箭整流罩外北斗衛星導航系統標誌的搭配顯得格外醒目。

 

“10，9，8……3，2，1，點火！”

 

9時43分，伴著山呼海嘯般的巨響，騰空而起的長征火箭底部拖曳著耀眼的白色尾焰，托舉著北斗三號最後一顆全球組網衛星飛向太空。約30分鐘後，衛星順利進入預定軌道，至此，我國提前半年完成北斗全球衛星導航系統星座部署。

 

 

2012年9月19日3時10分，我國在西昌衛星發射中心用“長征三號乙”運載火箭，採用一箭雙星方式，成功將第十四顆和第十五顆北斗導航衛星發射升空並送入預定轉移軌道。新華社記者江宏景攝

 

 

6月23日，我國北斗三號全球衛星導航系統最後一顆組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空。 新華社記者 薛晨 攝

 

中國的北斗：體現中國智慧的中國方案

 

天上的七星北斗，自古就為人們指引方向。

 

我國開始研究利用衛星進行地面定位服務，始於20世紀六七十年代。

 

然而按照空間定位原理，對地球上一個目標點進行定位，至少需要3顆衛星；考慮到時間誤差，精確定位至少需要4顆衛星。

 

當時的中國，無論是經濟實力還是技術基礎，對此都可望不可即。

 

之後，我國“863計劃”倡導者之一的陳芳允院士，創造性提出“雙星定位”建設方案，即：把地心視為一顆虛擬衛星，再發射兩顆地球同步衛星構成星座，實現對區域內地面目標的快速定位。

 

不同於美國GPS的四星定位，“雙星定位”這一方案，能以最小的星座、最少的投入、最短的週期，實現我國衛星導航系統從無到有。

 

1994年，我國啟動北斗一號工程。是時，美國GPS已完成全球組網。

 

事實上，將我國自主建造的衛星導航系統命名為“北斗”，也飽含著近代以來中國歷經劫難的清醒、走向復興的企盼。

 

 

2000年10月31日淩晨，中國自行研製的第一顆導航定位衛星——“北斗導航試驗衛星”在西昌衛星發射中心發射升空，順利進入預定軌道。新華社記者查春明攝

 

2000年10月31日和12月21日，在不到兩個月的時間內，我國相繼發射兩顆北斗導航試驗衛星，北斗一號系統建成。

 

至此，中國人正式擁有完全屬於自己的衛星導航系統，我國成為世界上第三個建成衛星導航系統的國家。

 

特別是用導航衛星“發短信”的短報文服務，則是國外其他任何一個衛星導航系統都不具備的中國北斗特色。

 

“北斗一號系統的建成並投入使用，首先解決了我們國家有沒有的問題。”中國北斗衛星導航系統工程總設計師楊長風説，兼具導航定位和短報文通信的通導融合模式，是我國對世界衛星導航領域的重要貢獻，充分體現了中國人的智慧。

 

實事求是地説，與美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯相比，北斗一號仍有不小差距，但“服務全球、造福人類”是中國北斗人的初心。

 

於是，北斗二號系統建設提上日程。

 

彼時，最適合衛星導航的黃金頻段被美俄全部佔用。我國與同時希望建設衛星導航系統的歐盟，推動國際電聯從航空導航頻段中，最大限度地擠出一小段頻率，供衛星導航共同使用。

 

這一小段頻率，只有黃金頻段的四分之一，卻是建設一個全球衛星導航系統最基本的頻率需求，且各國均可平等申請。

 

2000年4月17日，北斗和伽利略系統同時成功申報。按照國際電聯規則，必須在7年有效期內成功發射導航衛星。

 

2007年4月初，首顆北斗二號衛星終於如期立在發射塔架上。

 

各項測試進展非常順利，但在發射前的最後檢測中，衛星上應答機出現了小異常。儘管這不是個大問題，發生故障的概率也不高，卻有影響信號正常傳回的可能性。

 

即便只有萬分之一的故障，也必須徹底歸零！北斗人重新打開已矗立在塔架上的星箭組合體，拆出應答機，3天72小時不眠不休，成功排除應答機隱患。

 

 

2007年4月14日4時11分，我國在西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭，成功將一顆北斗導航衛星送入太空。新華社記者李剛攝

 

2007年4月14日4時11分，這顆肩負著重要使命的衛星發射升空，幾天后太空傳來這顆衛星的信號，我國終於趕上建設全球衛星導航系統的最後一班車！

 

這一刻，距離國際電聯規定的頻率申請失效最後期限不到4個小時。

 

建成覆蓋全球的導航定位系統，至少需要24顆衛星。這一次，北斗人再次腦洞大開，開創性地設計了混合星座構型，並於2012年底建成由地球同步軌道衛星、傾斜同步軌道衛星和中圓軌道衛星共14顆衛星構成的北斗二號系統，實現了全天時全天候為亞太大部分地區提供定位導航授時服務。

 

中國北斗，服務全球，必須覆蓋全球。

 

按照傳統衛星管理手段，控制使用好繞飛地球的衛星，需要有遍佈全球的地面站。在難以全球布站的情況下，必須建立衛星之間的星間鏈路，實現衛星管衛星，這是世界導航領域的前沿技術，也是北斗三號工程建設必須解決的難題。

 

 

2015年3月30日，搭載首顆新一代北斗導航衛星的長征三號丙運載火箭在西昌衛星發射中心點火發射，火箭升空後與明月交相輝映。新華社記者白禹攝

 

2015年8月，兩顆全球系統試驗衛星首次建立起星間鏈路，標誌著我國掌握了這一國際領先的核心技術。

 

2017年11月5日，北斗三號全球組網雙星首次發射。

 

2018年12月27日，北斗三號基本系統建成並開始提供全球服務。

 

 

2018年11月19日2時7分，我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭（及遠征一號上面級），以“一箭雙星”方式成功發射第四十二、四十三顆北斗導航衛星，這兩顆衛星屬於中圓地球軌道衛星，是我國北斗三號系統第十八、十九顆組網衛星（長時間曝光照片）。 新華社記者琚振華攝

 

2019年12月16日，北斗三號全球系統核心星座部署完成，北斗全球服務能力全面實現。

 

2020年6月23日，我國完成北斗全球衛星導航系統星座部署，完整服務全球的目標指日可待。

 

“從國內到亞太再到全球，北斗系統建設發展的三步走方案，充分結合了中國國情，極具中國特色，彰顯了中國智慧、中國速度和中國精度，為世界衛星導航的發展貢獻了中國方案。”楊長風説。

 

 

6月23日，我國北斗三號全球衛星導航系統最後一顆組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空。 新華社記者 江宏景 攝

 

一流的北斗：走出自主創新的中國道路

 

一張“藍圖”繪到底，一張“星網”耀太空。一顆顆北斗導航衛星巡天測地，作為中國自主創新的結晶，為人類提供一流的衛星導航服務。

 

北斗三號全球衛星導航系統由地球中圓軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星和地球靜止軌道衛星三種不同軌道的衛星組成，包括24顆地球中圓軌道衛星，3顆傾斜地球同步軌道衛星和3顆地球靜止軌道衛星。

 

相對於靈動活潑的地球中圓軌道衛星、飄逸優雅的傾斜地球同步軌道衛星，此次發射的地球靜止軌道衛星，也被親切地稱為“吉星”。

 

這些北斗“吉星”高高地駐守在距離地球36000公里的天疆，照耀著這片藍色星球，併為北斗導航系統的技術指標提升提供增強服務。

 

大衛星擁有“大體魄”，這顆壓軸出場的“吉星”採用東方紅三B（導航）衛星平臺，是我國現役規模較大的衛星平臺之一。強大的“體格”，讓它具備導航定位授時、短報文通信、星基增強、精密單點定位等本領。

 

——這是“創新之星”，突破讓聯通更輕鬆。

 

創新，是北斗導航衛星與生俱來的基因。而有源定位和短報文通信，則是中國北斗系統的創舉。

 

 

採用北斗航標遙測遙控裝置的一艘大型燈船投放在珠江口擔桿水道（2019年6月20日攝）。新華社記者田建川攝

 

中國航天科技集團五院北斗三號衛星副總設計師劉天雄介紹，利用無線電測定技術，通過兩顆“吉星”聯手，不僅能回答用戶“我在哪”，還能告訴關注著用戶行蹤的相關方“你在哪”，在搜救、漁業等領域被廣泛使用，是保障民生安全的“千里眼”。

 

“此外，北斗三號的短報文通信能力顯著提升，信息發送能力從一次120個漢字提升到一次1200個漢字，遇到突發情況時無需字斟句酌，足以將情節一次性説清楚，還可發送圖片等信息，可以説就像‘空間微信’一樣。”劉天雄説。

 

——這是“長壽之星”，衛星設計壽命達12年。

 

“北斗是一個開放的系統，中國的北斗，世界的北斗，中國發展衛星導航技術是國民經濟的重要基礎設施，也是為全人類提供時間坐標和空間坐標的基礎設施，服務的連續性和穩定性十分重要。”中國航天科技集團五院北斗三號衛星總指揮遲軍説。

 

就像停水停電影響城市生活一樣，衛星導航服務一旦中斷，國家和社會的正常運行會受到很大的影響，因此對衛星導航的可靠性、連續性提出了苛刻的設計要求。

 

遲軍介紹，為了提高衛星在軌服務的可靠性，北斗三號衛星採取了多項可靠性措施，使衛星的設計壽命達到12年，達到國際導航衛星的先進水準。

 

——這是“自主之星”，堅定不移走國産化道路。

 

關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。

 

 

在山東東營勝利機場，我國自主研發的北斗衛星導航系統首次在中國完全自主設計並製造的支線客機——ARJ21-700飛機103架機上進行測試試飛（2017年10月14日攝）。新華社記者丁汀攝

 

作為北斗全球導航系統的“收官之星”，這顆衛星秉承北斗研製一直以來堅定走國産化道路的思想，在國産化方面也是集大成之作。

 

中國航天科技集團五院北斗三號衛星總設計師陳忠貴介紹，北斗導航系統面向國家安全、社會經濟發展、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。

 

“作為時間和空間的基準，如果由別人提供，安全感何來？比如當前的熱點新基建，也將是我國建設發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重要基礎，北斗導航系統是新基建的基建，基礎的基礎。”陳忠貴説。

 

從北斗一號解決有無問題，到北斗二號打破國外技術封鎖，攻克了以導航衛星總體技術、高精度星載原子鐘等為代表的多項關鍵技術，再到北斗三號一馬當先，更是走出自主創新的北斗之路。

 

衛星研製團隊率先提出國際上首個高中軌道星間鏈路混合型新體制，形成了具有自主知識産權的星間鏈路網絡協議、自主定軌、時間同步等系統方案，填補了國內空白；建立了器部件國産化從研製、驗證到應用一體化體系，徹底打破了核心器部件長期依賴進口、受制於人的局面，鑄造了北斗導航系統的“中國靈魂”。

 

擁有了自主知識産權和核心技術，北斗導航衛星單機和關鍵元器件國産化率達到100%，中國的北斗可以自豪向世界宣佈：“我們是世界的北斗，更是一流的北斗！”

 

 

6月23日，我國北斗三號全球衛星導航系統最後一顆組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空。 新華社發（胡煦劼 攝）

 

世界的北斗：成為享譽全球的中國名片

 

北斗的建成，舉全國之力；北斗的應用，惠民生所需。

 

星空布陣的同時，北斗也在深度融入社會生活，規模化、産業化和國際化應用不斷邁上新的臺階。

 

不久前的5月27日，中國登山健兒又一次登上世界海拔最高的珠穆朗瑪峰峰頂。

 

 

2020珠峰高程測量登山隊隊員在珠穆朗瑪峰峰頂開展測量工作（5月27日攝）。據自然資源部第一大地測量隊隊長李國鵬介紹，本次測量同時參考四大導航系統，並以北斗的數據為主。新華社特約記者 扎西次仁攝

 

“2005年登頂，GNSS衛星測量主要依賴GPS系統。而今年，我們同時參考四大導航系統，並以北斗的數據為主！”自然資源部第一大地測量隊隊長李國鵬説。

 

北斗在這次“巔峰測試”中的成功應用，也是它在接續攀登、走向卓越道路上的一個耀眼標記。近年來，從減災救災到交通運輸，從農業漁業到旅遊服務，北斗在各行各業發揮著越來越舉足輕重的作用。

 

 

在河南省鄧州市小楊營鎮安眾村，加裝有北斗導航系統的拖拉機在無人駕駛狀態下播種（2020年5月26日攝，無人機照片）。新華社記者馮大鵬攝

 

——讓人民生命財産安全更有保障。在地質災害多發地區，北斗能夠實時監測、預判危險、及時報警。

 

——讓勞動生産效益大幅提升。在東北、新疆廣闊的田野上，農業機械安裝北斗終端，使復播準確率提高到１００％，農藥節省４０％。

 

——讓交通更加可控安全。7萬餘艘漁船、650多萬輛營運車輛安裝了北斗終端，民航也將依託北斗建設航空器全球追蹤系統。世代在遠海風浪中討生活的漁民，甚至唱起了“一拜媽祖，二拜北斗”的歌謠……

 

 

4月9日，在位於寧夏吳忠市利通區金積鎮塔灣村的智慧農業科技示範區，裝有北斗導航系統的拖拉機在自動駕駛進行水稻管理（無人機照片）。新華社記者馮開華攝

 

2020年初，一場抗擊新冠肺炎疫情的阻擊戰在神州大地打響。在這個特殊的戰場上，中國北斗快速響應、全面融入。

 

火神山、雷神山醫院的修建引發“全民圍觀”，為複雜地形地貌實現高精度定位、精確標繪的，正是北斗。

 

面向全國的“千尋位置”網上無人機平臺，可以實現無人機精準噴灑等防疫作業，為其提供高精度數據的，也是北斗。

 

物資運輸車輛實時監管調控，智慧機器人將各地送達的醫療物資快速送往醫院隔離區，背後的支持系統，還是北斗。

 

國之大器，利國惠民。隨著5G商用時代的到來，隨著終端套數快速增長，打破壟斷、更接地氣的中國北斗，正不斷走近人民群眾的日常生産生活，將很快成為人們更貼心、更便利、更可靠的夥伴。

 

在中國入網的智慧手機，已經有70%以上提供了北斗服務。基於北斗的導航服務已被電子商務、移動智慧終端製造、位置服務等廠商採用，廣泛進入中國大眾消費、共享經濟和民生領域，深刻改變著人們的生産生活方式。

 

與新一代通信、區塊鏈、人工智能等新技術加速融合，北斗應用新模式、新業態、新經濟不斷涌現。在工業互聯網、物聯網、車聯網等新興應用領域，自動駕駛、自動泊車、自動物流等創新應用層出不窮。

 

“北斗的應用只受到想像力的限制。”北斗人自信且自豪的話語，更昭示著一個更加智慧、更加便捷、更加美好的未來。

 

北斗翱翔星空，服務惠及全球。隨著系統一步步升級完善，北斗立足中國、放眼世界，不斷擴大服務覆蓋範圍，讓越來越多的國家體驗到“中國智慧”。

 

日臻完善的中國北斗，正在加速“融入世界”。

 

近年來，北斗與GPS、伽利略、格洛納斯先後建立了相容共識基礎上的合作機制，聯手打造相容使用、精度更高衛星集群的前景可期。

 

“相比只有一套系統，多種系統的相容共存實際上提高了可靠性。”中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其説，四大系統間並不是有些人認為的“競爭關係”，更多的是攜手為全球用戶提供更精確、更可靠的定位導航服務，促進世界互聯互通。

 

完成組網的中國北斗，也將更加“吸引世界”。

 

 

這是在突尼斯邁賈茲巴卜高等農業工程學校拍攝的一輛農用拖拉機。中國工程師給這輛拖拉機安裝了使用北斗衛星導航系統的自動駕駛設備(2019年3月10日攝）。新華社發

 

事實上，北斗已開始向上百個“一帶一路”沿線國家提供服務，用戶數量達到“億級以上”水準。巴基斯坦的交通運輸、港口管理，緬甸的土地規劃、河運監管，老撾的精細農業、病蟲災害監管，文萊的都市現代化建設、智慧旅遊，印尼的海上集成應用……北斗還分別與沙特、阿聯酋、埃及、突尼斯、阿爾及利亞等國家制定推進措施。中國胸懷和中國貢獻，伴隨“太空絲路”不斷延展。

 

目前，世界上已經有半數以上的國家在全球範圍內使用北斗系統。

 

讓科技創新成果為更多國家和人民所及、所享、所用，中國北斗系統，對世界上渴望科技改善生活的人們來説，是一個巨大鼓舞，“中國分享”也必將讓世界更加美好。