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中國北斗衛星導航系統步入全球組網新時代

來源:光明科技 2017-11-15 10:50中國投資咨詢網 A-A+

  北斗導航系統已步入新時代,但背后的故事驚心動魄!

  11月5日,北斗三號雙星在西昌衛星發射中心發射成功。這是北斗三號衛星的首次發射,標志著中國北斗衛星導航系統步入全球組網新時代。央視專訪 北斗衛星導航系統總設計師楊長風,聽他講述北斗幕后故事。

  突破封鎖

  造出衛星導航系統的“心臟”

 

  11月5日19時45分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射兩顆北斗三號全球組網衛星。

  記者:這次發射應該是相對順利的。

  楊長風:這次發射的精度非常高。打個比方,打靶十環是最高的,但聽說實際情況中,有十環還要加什么的成績,我們這個得分就是“十加”。

  中國是繼美國、俄羅斯之后世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。我國從上世紀后期開始探索,并逐步形成北斗一、北斗二、北斗三三步走的發展戰略,逐步從服務國內到亞太再到全球。然而,這個建設過程卻困難重重。

  2005年,當時正在建設的北斗二號系統的“原子鐘”突遇問題。原子鐘就如同一塊“手表”,為衛星導航用戶提供精確的時間信息服務。高精度的時間基準技術直接決定著系統導航定位精度,對整個工程的重要性如同人的心臟。

 

 楊長風:

 

  國外的技術封鎖,堅定了科研人員自力更生的信念。楊長風說,大家有了一個共識,核心關鍵技術,必須要突破,不能受制于人。當時北斗人有一句話,“六七十年代有原子彈,我們的北斗人一定要有我們自己的原子鐘”。

  他們成立了三支隊伍同時開展研發,并在基礎理論、材料、工程等領域同步推進。就這樣,僅僅用了兩年的時間,科研團隊就攻克了原子鐘這個最大技術屏障。不僅如此,現在用在北斗三號上的原子鐘,(其精度)已提升到每300萬年才會出現1秒誤差,完全滿足了我國的定位精度要求和衛星的使用壽命。

  楊長風:最后這三支隊伍,干出來的東西都上天應用了,而且比國外引進的效果還好,我們的水平確實已經是一種跨越。這種能力就是逼出來的,我們就是靠著這種叫作“骨氣”也好,叫作“努力”也好,把它拿下來了。

  背水一戰

  最后時刻擠進“導航俱樂部”

  2007年,難題又來了。

  導航衛星發射上天的前提是要有合法的軌道位置和頻率資源,這是世界各國必爭的寶貴資源。2000年我國在國際電聯組織爭取到了軌道位置和頻率資源,但這不是永久的,必須要在7年的有效期內發射衛星成功收到信號,才算是真正占有這塊“太空國土”。

 

  我國原計劃在2007年底發射首顆北斗導航衛星,但是如果按照這個時間,好不容易申請的軌道位置和頻率就過期了。北斗團隊夜以繼日,終于趕在2007年4月初的時候,進入到了最后的發射階段。但是新的問題出現了。

  楊長風:運載火箭上了發射塔架,進行第三次總檢查的時候,突然衛星應答機異常,應答機是天上、地下信號聯通的關鍵。確保拿到頻率資源,要有這個信號,于是我們把應答機取出來進行修復。

  此時留給楊長風他們用來修復的時間只剩下了三天的時間。他們爬上塔架打開火箭、撥開衛星,拿出有問題的應答機設備,從西昌趕到成都,從零開始,重新進行檢驗測試。

 

  楊長風:那個時候,我們只能用汽車運過去,顛簸四五個小時,都是懷里抱著的,防止車的震動,像個孩子一樣保護著。

  記者:那三天,您怎么度過的?

  楊長風:那三天說句實在話,心情緊張、沉重、壓力也很大,72小時基本上沒合眼。

  2007年4月14日4時11分,這顆肩負著重要使命的北斗衛星起飛,于4月17日20時許傳回了信號。此時。距離國際電聯的“七年之限”只剩不到4個小時。

  記者:您這一講,我其實覺得風險蠻大的,如果三天內問題沒解決,意味著我們可能喪失了這個空間的國土了。

  楊長風:對,所以當時我說搶占這個頻率叫背水一戰。我記得我們第一組衛星信號發下來的時候,我們當時一個操場擺了一個桌子,擺了十幾個接收機,同時接到這樣一個信號的時候,當時整個操場的人都歡呼跳躍。我當時高興激動得都流淚了,無意識地就熱淚盈眶了,這是一種壓力的釋放。

  “零窗口”發射

  衛星成功躲過雷擊

 

  2011年7月27日,矗立在發射塔架上的第九顆北斗導航衛星發射在即,但當時卻烏云密布,天降雷雨。通常,遇到雷電天氣,大多數航天發射任務就會推遲。但是,北斗衛星導航系統不行!必須要“零窗口”發射。

  楊長風:“零窗口”就是必須在規定窗口的這個時間內發射,就只有這個時間,你要具備這種能力。

  記者:提前錯后呢?

  楊長風:它有一個窗口,前后錯20分鐘都可以。但錯20分鐘以后,對我們整個的運載工具,對我們衛星姿態控制的調整,要浪費很多的燃料。當時天氣預報白天有雨,晚上沒雨。但晚上臨發射時,雷電雨比白天還大。

  當時,氣象預報是決策的唯一依據。大家在等,也是在盼,40分鐘的發射窗口一點一點過去了,還是沒有一點好轉的跡象。就在發射窗口關閉前5分鐘,氣象預報雷電可能會有一個短暫的間歇。機會稍縱即逝,北斗團隊果斷決策,火箭帶著衛星破云而出。

 

  楊長風:發射完以后,當時還真是比較巧,發射完以后可能只有幾十秒,結果又有一個雷擊。

  記者:對發射會有影響嗎?

  楊長風:已經發射上去了,只要發射上去,因為發射上去只要一百多秒,我們當時說真幸運,如果當時沒發射的話,整個發射場,后果真不堪設想。

  應用廣泛

  30多顆衛星2020年將全球組網

 

  北斗人一步一個腳印,實現了跨越式發展。甚至開創了很多只有北斗衛星才有的新技術。建設北斗衛星導航系統,最終就是為了應用。事實上,北斗系統這些年已成功應用于我國的測繪、電信、水利、漁業、交通運輸、森林防火、減災救災和公共安全等很多領域。

  楊長風:交通部使用了我們北斗系統后,有一個全國的交通監管系統,對危險品的運輸車、旅游客車、長途客車實時監控,目前已達480多萬輛。去年他們做了一個統計,事故率跟原來的同期相比減少了50%,人員的傷亡率也降了50%。

  據我國權威部門統計,2016年北斗系統已實現產值2000億,這其中并不包括由此產生的社會效益和間接效益。以這次北斗三號的首次發射任務為起點,我國將迎來北斗三號衛星高密度發射。到2018年年底,將有18顆北斗衛星發射升空,到2020年,將完成30多顆北斗三號衛星的全球組網。

  記者:作為總設計師,您個人還有更高的目標嗎?

  楊長風:未來建立我們國家的綜合導航定位設施服務體系,這是我們要爭取的一個目標,我估計在2030年就會實現,這可能是我們北斗四代的發展目標。造福人類、服務全球,這就是我的一個最大目標。

關鍵詞:北斗導航 系統 新時代
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