屈辱的岁月,记中国北斗的奋斗历程

中国,我为你自豪!

屈辱的岁月,记中国北斗的奋斗历程-1

2020年6月23日9时43分

中国西昌卫星发射中心

长征火箭搭载着最后一颗北斗组网卫星

发射升空

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至此

中国北斗卫星导航系统全面建成

国际上GNSS(全球导航卫星系统)俱乐部,

只有四个会员:

美国的全球定位系统(GPS);

俄罗斯的格洛纳斯系统(GLONASS);

欧盟的伽利略系统(Galileo);

中国的北斗系统(BDS)

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耗时26年

投入超120亿美元

先后发射59颗卫星

基站建设2700多个

有人可能会问:

GPS使用30多年了,费用低廉

中国为什么还要组建自己的北斗系统?

01

卫星导航源于战争需求

虽然我们接触到的GPS系统大多是商用场合,

但是不能掩盖的事实是:

GPS本质上是军用卫星导航系统,

是为美国空军研发和服务的,

它的最根本需求是战争需要,

次要功能是提供民

1957年10月4日,

苏联发射了全世界第一颗人造地球卫星,

开创了人类的空间世纪。

美国两位科学家发现如果在地面上架设多部接收机,

根据接信号频差算出卫星位置。

如果反过来,

卫星就能发现我们的位置,

PS:五角大楼里不就可以知道海军军舰的位置了吗?

GPS应运而生。

军事名言:谁能掌握卫星导航的优势,谁就掌握了战争主动权。

美国在1990年的海湾战争中,

利用GPS精密制导的武器崭露头角。

在GPS的精确制导下,

美军只需要在数百里的范围外发动精准袭击,

战争仅用40余天便结束,

美军以146人阵亡、467人受伤的代价取得战争胜利。

相比之下,战败的伊军伤亡人数达10万。

(指挥和后勤被打散,美军地面几乎无任何阻力,阵亡中还有35人是友方误伤)

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在1999年的印巴战争,

美军仅仅是关闭了GPS服务,

就改变了战争的走向。

双方依赖GPS的大量武器无法使用,

大部分的导弹都成了“无头苍蝇”,

给双方造成巨大损失。

(经此以后,印度彻底放弃依赖GPS卫星导航系统建设,决心自己做一套独立的系统。)

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其实

就连美国自己也没有意识到

未来的战争模式是什么样的

但是经过两次战争(尤其是海湾战争)

全世界都意识到

大规模的装甲突袭成为历史

强大的制空权和精准的信息化

这才是现代化战争

在民用领域,

美国在提供GPS服务的早期,

就曾经在民用信号上放了特定干扰频段,

以提供不同精度等级的定位精度。

后来由于前苏联的格洛纳斯系统的出现,

美国为了抢占全球市场,

不得已在2000年5月2日取消了干扰信号,

这才使得定位精度大幅提高。

(卫星导航系统就像国家和人类的第三只眼睛,观测着地球上发生的一切行为。)

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02

中国北斗奋斗的征程

如果说美国的海湾战争、印巴战争

给中国的触动非常之大,

让中国下认识到卫星系统重要性。

那么此后发生的“银河号”事件,

则让中国人意识到自建卫星导航系统的必要性。

1993年7月23日,

中国“银河号”货轮载着制造化学武器的原料运往伊朗。

当货轮行驶到印度洋上,

突然停止了——导航没有信号,

船员不辨方向,无法继续前行。

随行船员还以为是信号设备出了故障,

结果怎么维修都无济于事。

后来才得知,

原来是美国怀疑中国向伊朗输送武器,

故意停掉了该船所在海域的导航信号。

(93年银河号、96年台海、99年炸馆,中国90年代的三大耻辱。)

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而后在1996年的台海危机期间,

我军海上演习时突然无法使用民用级GPS,

这一系列的小动作都使我们更加深刻地意识到不论军民,

过度依赖美国的GPS系统都是一件贻害无穷的事。

同样意识到美国单极主义后

欧洲抛出橄榄枝,

“中国提供建设资金、欧洲提供导航技术”

建设一套导航系统。

(2003年,中欧双方正式签订合作协议,中国承诺投入2.3亿欧元的建设费用。)

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然而到了2005年,

随着“亲华”的德国总理施罗德黯然退隐,

默克尔上台,法国的萨科齐也代替希拉克崛起,

欧洲的政治开始迅速向美国靠拢。

在美国人的引诱下,

欧洲重新审议了对华合作方案,

对华政策发生了180度大反转,

中国虽然是主要投资方,

但被挤出了伽利略计划的决策机构之列,

中方技术人员也无权接触核心技术。

(痛定思痛,我国退出了伽利略导航系统的研制,着手自主开发北斗导航系统。)

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其实早在1985年,

陈芳允

“两弹一星”功勋、著名电子学家

首次提出了由两颗卫星组成的

双星定位系统

其巧妙之处在于

用两颗地球静止轨道卫星,

就可以覆盖中国区域,

并对地面目标和海上移动物体进行定位导航,

还能兼具通信功能。

这一构想,日后被称为“双星定位”理论。

1989年9月25日,

在北京一处不足30平米的临时机房里,

陈允芳首次用两颗卫星演示了“卫星定位系统”。

陈允芳演示的,正是日后北斗一号系统的雏形。

(这次实验,给了中国人极大的信心——中国有能力造出自己的导航系统。)

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用一个故事来说明当时窘状。

当时北斗工程的办公室十分紧张,

北斗系统副总设计师谭述森与4个人共处一个办公室,

而这间办公室不足20平米,

只能勉强容下几个人的办公桌。

(极度缺钱,办公条件都不能保障)

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除了缺钱,还缺技术、缺人才。

当时的西方国家在几乎所有高科技领域都对中国实施严酷的技术封锁。

甚至1996年7月,

包括美国、英国在内的33个西方国家又签署《瓦森纳协定》

对中国等国家实施军用、军民两用商品和技术的控制清单,

包括电子器件、计算机、传感器、新材料等9大类高新技术

被实施禁运。

(极度缺人,缺技术,中国北斗只能放弃GPS无源定位技术,基于原定位技术开发)

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除了缺钱,还缺技术、缺人才,还缺频率!

国际上普遍遵循国际电信联盟“先占先得”的规定,

北斗申请的轨道和频率与欧洲伽利略比较一致,

这就不可避免地遇到了卫星轨道和频率争夺的问题。

国际规则是既不按国家来分,也不按人口来分,而是谁先占了算谁的。

由于“伽利略”系统提前申请了频率资源,

并发射了相应轨道高度的卫星,

因此在频率争夺中占了先机。

谁也没有想到,

欧洲经济危机使伽利略的资金链断裂,

卫星只占了轨道但没有向地面接收站发射出这个频率的信号,

所以严格按照国际电信联盟的规定来说,

伽利略并没有该频段的所有权。

历史的机遇就这样诞生了

(欧洲自身难保,无暇东及)

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中国人善于抓住机遇,

不能一步到位,那就分三步走,

第一步仅覆盖国内区域(北斗一号),

第二步逐渐覆盖亚太区域(北斗二号),

第三步再覆盖全球(北斗三号)。

基本可以覆盖中国全境

(最终实现全球覆盖,精度可媲美GPS。)

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申请到频率总算是过关了。

第二个难题是怎么与已上天的卫星系统进行频率协调。

经过复杂的频率设计与周密的干扰仿真计算,

谭述森创造性地提出了卫星导航频谱共用与兼容性评估准则。

方案最终赢得了其他卫星网络的认可,

北斗终于取得合法频率。

第三个难题是真枪实战发卫星、传信号。

因为根据ITU的规则,

频率资源要“先用先得”和“逾期作废”,

有效期以申请日期开始计算,只有7年。

时间变得无比重要。

(事实上,北斗二号的完成,已经让中国彻底赢得了中欧之间的频率竞争。)

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03

攻坚克难的北斗

此次发射的最后一颗北斗组网卫星,

是第32颗北斗三号卫星,

同时也是第55颗北斗全球组网卫星。

至此,整个北斗系列共发射了59颗卫星。

(尽管北斗全球组网最终完成,但这并不是终点。)

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北斗作为后研发的系统,在功能上有一些优越性:

首先,我国的北斗导航系统首次创造了三种不同轨道的混合星座,由于高轨卫星多,因此抗遮挡能力强,在低纬度地区性能更为明显;

其次,北斗导航系统具有短报文通信功能,应用方向更广泛;

第三,北斗导航系统以“星间链路”的连接方式取代全球建地面站的方式,可不依赖地面通信站实现导航和通信功能。

北斗如何商用?

电力、车辆管理、汽车导航、可穿戴设备、航海导航、GIS数据采集、精准农业、智慧物流、无人驾驶、工程勘察等领域展开应用。

(北斗系统的典型应用。)

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04

未来

今天,

第55颗北斗导航卫星完美入轨,

北斗王冠上的最后一颗钻石被镶上,

这标志着一项耗时二十余年的宏伟太空工程打完收工,

中国不仅再次取得一项大国标配,

也是首次向全世界免费提供了一项大型高科技公共服务产品。

如何在起步时间、资金、技术、人才

甚至国际资源都处于下风的情况下,

闯出一条路?

北斗或许能为中国科技发展给出启示。

中国北斗二十余年一路走来就是16个字:

惟其艰难,方显勇毅,惟其磨砺,始得玉成。

它将向全世界开放

也会成为70多亿人生活的一部分

正如中国卫星之父

北斗一号和二号系统的总设计师

孙家栋所说

我们建设北斗关键还是在用,只有用得更加普及,更加深入,这才是赢家。

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The End …

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