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從中國的北斗到世界的北斗

時間:2019-10-18 10:54 作者: 點擊:
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2018年12月27日,北斗全球衛星導航系統基本系統正式向全球提供基本導航服務。習近平總書記在聯合國全球衛星導航系統國際委員會第十三屆大會的賀電中評價道:“北斗系統已成為中國實施改革開放40年來取得的重要成就之一。”


  從雙星定位系統概念的提出到北斗一號系統從無到有,再到北斗二號系統正式提供區域服務,直到今天北斗三號以昂揚的姿態走向世界,中國北斗的“三步走”發展戰略,歷經近40年崢嶸歲月,走出了一條自主創新、團結協作、攻堅克難、追求卓越的獨特道路。


  “唯一辦法是自己成為巨人”


  自人類文明開始,便有利用自然天體來定位導航的記載,北斗星更是通過先祖們千百年的觀測探索后,成為指引方向的導航星。


  中國開展衛星導航與定位研究最早可以追溯到上世紀六七十年代,但由于當時的技術條件和時代背景制約,真正提出要研制導航衛星,已是1983年。


  那一年,我國“兩彈一星”元勛、衛星測量技術的奠基人之一陳芳允院士,提出了研制雙星快速導航系統,即利用兩顆地球靜止軌道通信衛星實現區域快速導航定位的設想。


  當時,陳芳允和美國科學家G.K.奧尼爾教授不約而同地產生了把導航定位與數據通信聚合為一體的設計理念,并都在1985年至1990年期間進行了該系統的概念性研究。


  當奧尼爾聽說,中國的航天人也在進行同一研究的時候,他十分震驚。然而,美國的研究計劃很快就因技術、資金等問題而夭折了。那時,中國航天人在突破了中心站和用戶機等關鍵技術后,利用通信衛星開展雙星定位演示驗證試驗,證明了北斗衛星導航試驗系統技術體制的正確性和可行性。


  與此同時,時任原航空航天工業部副部長的孫家棟與當時的國防科工委副主任沈榮駿中將敏銳地發現,擁有自主知識產權的衛星導航定位系統,對國家安全和軍隊保障至關重要。隨后,二人聯名致信當時的中央軍委委員、總裝備部部長曹剛川,闡明了他們對國家發展衛星導航系統重要意義的分析以及實現方法的建議。國家對此予以高度重視和支持,有效推動了中國衛星導航系統工作的開展。


  孫家棟等人對陳芳允的理論十分認可。在多方力量的積極推動下,1994年,中國的衛星導航工程獲批立項,并以炎黃子孫的祖先們用于識別方向的“北斗星”命名。北斗衛星定位導航系統正式問世,孫家棟被任命為工程的總設計師。自此,中國開始了第一代衛星導航系統的研制建設。


  2000年10月31日是中國衛星導航系統發展史上一個值得銘記的日子。零時02分,我國長征三號甲運載火箭在西昌衛星發射中心托舉我國首顆北斗導航試驗衛星升入茫茫夜空。27分鐘后,指揮大廳收到西安衛星測控中心傳來的喜訊:星箭分離,衛星進入預定軌道。指揮大廳里爆發出經久不息的掌聲和歡呼聲。


  “北斗衛星導航系統是全天候、全天時提供衛星導航信息的區域導航系統,該系統主要為公路交通、鐵路運輸、海上作業等領域提供導航服務。北斗導航系統首發星的成功發射,解決了我國自主衛星導航系統從無到有的問題,將對我國國民經濟建設起到積極的推動作用。”19年前的《中國航天報》刊登了這樣一段話,概括了那顆衛星的重要意義。


  第一顆北斗導航試驗衛星成功入軌僅50天后,千禧年歲末,長三甲火箭又將第二顆北斗導航試驗衛星送入地球同步軌道,標志著我國成為繼美俄之后,世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。“北斗的研制,是中國人自己干出來的。‘巨人’對我們技術封鎖,不讓我們站在肩膀上,唯一的辦法就是自己成為巨人。”當時的北斗衛星導航試驗系統總指揮李祖洪說。


  2003年5月25日,第三顆北斗導航試驗衛星成功升空,作為備份星與前兩顆工作星組成中國完整的第一代衛星導航系統——北斗一號。


  建設世界唯一的區域導航系統


  隨著第一步計劃的順利完成,北斗衛星導航系統工程由試驗階段正式轉入應用實施階段,2004年9月,北斗衛星導航系統建設正式啟動。被任命為衛星總設計師的孫家棟回憶說:“中國的衛星導航工程,有一個非常重要的中間環節,那就是建設區域導航系統。”


  當時,很多國家都不惜斥巨資發展全球衛星導航系統,而中國的北斗一號只解決了自主衛星導航系統從無到有的問題。我國“兩彈一星”元勛楊嘉墀院士認為,中國民用衛星導航市場廣闊,潛在的經濟效益巨大,是今后可持續發展的重要因素。


  在2004年的北斗導航系統應用論壇上,85歲高齡的楊嘉墀風塵仆仆地趕赴海口市出席會議,并發表了題為《發展導航衛星及應用要啟動一個完整的廣益增強系統》的學術報告。“建立一個亞太區域增強系統,作為近期至遠期一個仿真和信息融合的系統是非常必要的。”楊嘉墀說。


  論壇結束后,楊嘉墀先后與屠善澄、童鎧、王禮恒、戚發軔、張履謙5位院士交換意見。經集體討論,他們起草了《關于促進北斗導航系統應用的建議》。在報告中,6位院士就發展我國獨立自主的衛星導航系統提出建議。該建議于2005年2月2日定稿,2月3日發出后,2月4日就得到了當時的國務院總理溫家寶的批示。


  國家發展和改革委員會有關司、局積極落實國務院的批示,不僅將北斗導航系統建設列為國家基礎設施規劃,還解決了資金問題,為北斗衛星導航系統應用的自主創新創造了十分有利的條件。


  與此同時,作為北斗衛星導航系統的抓總研制單位,航天科技集團首次開始批量研制生產衛星和運載火箭。從2004年項目啟動開始,北斗系統進入了為期4年的初樣研制階段。這一時期,衛星系統共完成了4顆初樣星和1顆飛行試驗星的研制任務,攻克了星載原子鐘、高精度星地時間比對、監測接收機和用戶終端等多項關鍵技術,為北斗建設和可持續發展奠定了基礎。經過十幾年的工程實踐,大量的工程管理和技術人員得到了鍛煉,一批系統應用方面的人才被培養出來了,為系統的未來發展提供了保障。


  匯聚了天時、地利與人和,這才有了后續我國第二代北斗衛星導航系統的快速發展。


  2007年4月14日,第一顆北斗導航應用衛星發射成功,拉開了北斗區域導航系統建設的序幕。雖然中國北斗系統建設起步比美國的GPS晚了20年,但設計方案和技術指標卻走在了世界前列。


  2008年,汶川大地震,震驚世界。地震發生當晚的10時左右,首批武警官兵到達地震重災區,并使用北斗衛星導航系統用戶終端機連夜陸續發回實時災情數據,為地震重災區發出了第一束生命急救電波。那場災難讓“北斗”這個名字家喻戶曉。


  2010年對于中國北斗來說同樣是個不一般的年份。這一年,中國北斗衛星導航系統連續迎來5顆“新成員”,系統在太空中初現雛形。同年5月19日,在第一屆中國衛星導航學術年會上,中國北斗衛星導航系統專項管理辦公室主任冉承其宣布:“北斗衛星導航系統致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航和授時服務。中國愿意與其他國家合作,共同發展衛星導航事業。”


  從那一年開始,我國迎來了北斗導航衛星的高密度發射期。2011年建設完成北斗區域衛星導航系統的基本系統,具備向我國大部分地區提供初始服務的能力;2012年10月25日,北斗衛星導航系統的16名成員全部發射升空;12月27日,國務院新聞辦公室召開北斗衛星導航系統新聞發布會,宣告:北斗衛星導航系統是中國自主建設、獨立運行,與世界其他衛星導航系統兼容共用的全球衛星導航系統,可在全球范圍內全天候、全天時,為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導航、授時服務。


  至此,北斗衛星導航系統建設的“三步走”戰略圓滿完成了第二步的系統建設目標,北斗二號衛星導航系統,即北斗區域衛星導航系統建設完成。


  北斗發展的新起點


  2017年11月5日,距黨的十九大勝利閉幕不到半個月時間,西昌衛星發射中心傳來喜報,中國北斗再次出征,北斗三號第一顆和第二顆組網衛星升空,拉開了北斗衛星導航系統全球組網的大幕,北斗衛星導航系統“三步走”發展戰略進入“最后一步”。


  站在前兩代星座的肩膀上,中國北斗的“第三步”邁得無比自信。立項于2009年12月的北斗三號工程開始嘗試沖刺和領跑,星間鏈路、全球搜救載荷、新一代原子鐘等新“神器”閃耀亮相,衛星整體性能大幅提升。


  2018年的“一年18星”更讓北斗刷新了衛星研制生產的中國速度,“三步走”的戰略路徑已逐步從“勝利在望”變成“夢想成真”。2月12日發射的北斗三號第五顆和第六顆衛星從單機層面實現了100%國產化;9月19日發射的北斗雙星首次增加了國際搜救系統和全球短報文等載荷,標志著北斗衛星導航系統正式走向世界;11月1日,我國首顆地球同步軌道(GEO)衛星發射成功,成為世界現役功能最強導航衛星之一;11月19日,北斗三號基本系統星座部署圓滿完成;12月27日,北斗全球衛星導航系統基本系統正式向“一帶一路”及全球提供基本導航服務。


  今年5月17日,北斗二號工程圓滿收官,該系統最后一顆備份星順利到位;9月23日,北斗三號組網開始從基本系統向完整系統過度升級……北斗星座交替進行組網和補網行動,為我國導航系統順利從“區域”走向“全球”鋪平道路。


  從2000年的第一顆北斗導航試驗衛星,到2019年9月23日發射的北斗導航系統第四十七顆和第四十八顆衛星,19年間,中國人已經成功發射了52顆北斗衛星。


  現如今,我國北斗系統的在軌衛星和地面系統均工作穩定,經全球范圍測試評估,系統性能滿足預期,具備全球服務能力。根據計劃,我國將在2020年全面完成北斗三號全球組網建設,并在2035年建成以北斗系統為核心的,更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時(PNT)體系。


  孫家棟指出,全球衛星導航系統已成為經濟社會不可或缺的空間信息基礎設施,它將惠及人類生活和經濟發展。服務50多個國家、30多億人口的中國北斗,已成為我國對外交往的重要合作項目,顯著提升了我國的國際地位與影響力。


  “山再高,往上攀,總能登頂;路再長,走下去,定能到達。”習近平總書記的這番話恰好道出了漫漫北斗路的成功秘訣。北斗提供全球服務,是北斗建設的一大步,也是北斗發展的新起點。正如孫家棟所說,“北斗一定要走向國際,因為衛星本身就是全球化的。

來源:國家國防科技工業局

網址:http://www.sastind.gov.cn/

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