北斗卫星导航仪

科技 无国界?

“ 科技 无国界吗?” 这句话相信大家都经常听到。然而,笔者却对这句话嗤之以鼻。可能会有人疑问,为何笔者会这样说呢?其实很简单, 这句话这是欧美国家用来欺骗别人的,你要是当真,你就真的输了。

相信大家知道中国有一家 科技 巨头——华为公司。前几年, 美国利用整个国家机器肆意打压制裁华为 好在华为提前做了一些备胎计划,但是现在华为的一些核心业务损失巨大,到现在都没能缓过来。

原因之一就是 华为在5G领域掌握大量先进技术,让美国感觉到压力。美国是不可能让其他国家的 科技 超越自己的,只能让自己领先于别人。别人要是领先我,不好意思,我就打压制裁你,把你的变成我的,在此过程中无所不用其极(软硬兼施)。 法国的阿尔斯通公司就是鲜明的例子。

其实, 美国利用 科技 大棒整治其他国家的公司或技术比比皆是 。有人会疑问,为何美国不像整治华为公司那样,整治北斗导航系统呢?

中国北斗导航系统——被迫发展的辛酸史

说起 中国北斗导航系统 ,那简直就是 一部被迫发展的辛酸史,经历了技术封锁、设局诬陷等等,我国才最终建成北斗卫星导航系统 。可以说北斗导航系统是过五关斩六将这样发展起来的。

不过,说起导航系统,大家很多时候会第一时间说起 GPS(全球定位系统) 。不错,GPS正是全球四大卫星导航系统之一,其他三个分别是 俄罗斯的格洛纳斯、中国的北斗和欧盟的伽利略。

第一个卫星导航系统竟然不是GPS

世界上第一款卫星导航系统则是 “子午仪”卫星导航系统 ,又称 “海军卫星导航系统(NNSS) ”,单单看这个名字,大家就应该清楚,卫星导航系统最早是服务于 军事领域 ,而 非民用领域。

1960年4月13日,“子午仪”卫星导航系统的第一颗卫星成功发射,直到1964年6月第一颗定型导航卫星5C-1的成功发射,并正式交付给美国海军使用。 1967年7月“子午仪”卫星导航系统的组网使用,并开放民用领域。 而“子午仪”导航定位更是达到了惊人的 20到50米之间

GPS是美国从 20世纪70年代 开始研制的,吸收了“子午仪”卫星导航系统的成功经验,并 历时20多年,耗资几百亿美元 ,终于在1994年, 24颗卫星全部进入太空预定轨道,成功建成美国新一代GPS(全球定位系统),同时覆盖范围几乎达到了整个地球。 美国当时在组建GPS时,需要解决卫星究竟放在近地、中、高轨道,效费比最好。

近地轨道,发射成本低且精度高,但是想要全球覆盖,需要几百颗卫星,成本太大,负担不起。

高轨道,理论上3颗就能搞定,但是精度差且发射成本高难度大。

美国最后抢占中轨道,用24颗卫星完成布局。中轨道不仅仅能用于卫星系统,还能用于个人通信。 作为卫星导航系统时,能够做到真正的全球覆盖以及更有效的频率利用。

GPS可以为 海陆空进行全方位实时导航和定位 等,同时以 全天候、高精度等 特点赢得不少人的青睐。 同时, GPS不仅仅开放了民用领域,甚至还实行了全球免费体系。 这为后来中国乃至欧洲研制自己的卫星导航系统埋下伏笔。

什么最贵?当然是免费的。

其实, GPS最初实行免费是迫不得已,因为它当时很难收取到相关费用,说白了就是收不上来。 美国只能选这关停或者开放某个区域GPS信号,而非控制接入GPS的设备数量。就这样, 与其收不了费用,倒不如做个顺水人情,让大家免费使用。同时告诉大家, 与其花费巨额资金研制,倒不如直接用美国的,这样不仅省钱还省事,一举两得嘛!

就这样GPS迎来了高速发展期,几乎垄断了全球市场。俄罗斯的格洛纳斯,由于遭遇资金等问题,一度只有少量卫星能够正常工作。当时可以说市场上可以跟GPS一较高低的都没有。

全世界很快就见识到了GPS的性能究竟有多么厉害。 在1991年的海湾战争期间,美军把此系统应用在战争中,甚至实现了一个“战场奇迹”。美军依靠GPS信号导航,实现了两枚导弹先后命中同一个目标。 这场战争让全世界很多国家都猛然一惊,原来战争可以这样整。

随后不少国家都在自己武器系统上加装了GPS系统。我国也在武器上加装了民用GPS版(军用版只供应美军), 但是对于依靠美国GPS一直比较担忧,如果一直依赖美国GPS,那么就有可能带来不可承受的代价。然而, 担忧很快变成了现实。

中断GPS信号——中国导弹未能命中目标

然而, 天下没有免费的午餐,很快美国就将自己原有的霸道,带到了GPS中来。 1996年台湾地区某个人抛出了不当言论,一时间导致台海局势紧张起来。而解放军随即举行军事演习,向距离台湾旁边的东海海域爆射导弹,加以警告。

然而, 解放军先后发射了3枚导弹,其中只有第一枚命中了目标,第二枚第三枚居然没有命中目标。甚至都无法及时跟踪,最终导致两枚导弹严重脱离目标区域。

事后分析得出结论是 美国方面突然中断了GPS信号,导致这两枚导弹发射失败。 甚至在这次紧张的台海局势期间,美军还派遣了航母战斗群为其做支撑。面对这种情况,解放军无法对美军航母进行有效持续地跟踪,最终无法进行强有力的威慑,不得不说真憋屈。而后, 中国下定决定无论花费多少钱,必须要做出自己的卫星导航系统。

中国很早就有研制卫星导航系统的计划, 奈何腰包不足, 只能让这个计划一度搁浅。 但经历这番惨痛教训后,中国重启了卫星导航系统的计划,并 制定了卫星导航系统 “三步走”的战略 ,分别为北斗1号、北斗2号、北斗3号系统。

其中 2000年发射了2颗地球静止轨道卫星 ,建成系统并投入使用 ,以及2003年发射了第3颗地球静止轨道卫星,进一步加强系统能力,自此北斗1号卫星导航系统成功建立,实现了第一步走战略。 中国由于当时没钱,再加上最佳轨道被占(中轨道),第一代北斗系统,只能采用3颗卫星实现最基本导航系统,至于精度,相信大家都清楚吧!

加入“伽利略”惨被坑

然而,就在中国打造北斗2号导航系统期间, 欧盟伸出了橄榄枝,邀请中国参加“伽利略”卫星导航系统。

根据协议中国计划投入2亿欧元,并享受 五分之一的拥有权和100%的使用权 。当时,双方达成合作可谓是各取所需, 欧盟看中了中国这个巨大市场,而中国却是不想美国GPS一家独大。

奈何欧盟内的国家明争暗斗(背后疑似有美国在推波助澜),以及只顾自己眼前利益,甚至 还把作为投资方的中国排挤在外,压根不提供不分享核心技术 。 瞬间让中国大失所望。随后退出了“伽利略”系统, 坚决自主研发北斗系统。而这也印证了那句“靠别人不如靠自己”。

令人吃惊的中国速度——北斗卫星快速发射并组网

欧盟则在2005年发射了第一颗“伽利略”卫星。而中国的北斗2号直到2007年才发射了第一颗卫星。

随后从2010年到2012年,中国让欧盟乃至全球见识到了啥叫“中国速度”, 3年间中国用12枚火箭运送了14颗卫星到天空 ,自此北斗2号16颗卫星全部进入轨道,正式宣告北斗2号卫星导航系统完成建设,也意味着中国已经完成北斗卫星导航系统的第二步走战略,也意味着中国在亚太地区有自己的卫星导航系统。

2009年中国启动了北斗3号卫星系统计划 截止2018年完成19颗卫星发射任务,并完成组网,完成北斗3号卫星系统的基本建设。而在2020年6月23日,第30颗卫星顺利升空,自此,北斗3号系统彻底完成建设,并向全球提供服务,顺利完成北斗卫星导航系统的第三步走战略。

中国人经过 20年的努力走完了欧美人40年的历程,8万多人,300多个科研单位, 为中国卫星导航系统 探索 自主道路,但是其中的 心酸只有中国人才明白。

星载原子钟——三百万年差一秒,有钱都难买到技术

北斗总师 杨长风 曾说,中国参加“伽利略”是为了 星载原子钟 ,而这也是北斗导航系统的一个核心。 然而在签合同时欧洲人 拒绝提供 。因此中国人只能怎么办,那就只能自己撸起袖子加油干, 3支科研单位你追我赶, 耗时2年多,终于造出了中国的星载原子钟 ,并且 精度 达到了惊人的 300万年差一秒, 远超同行的10万年差一秒。就这样中国突破了外国的技术封锁。

星间链路 ——北斗3号绝招

另外, 北斗3号还有一个绝招是其他三个卫星导航系统没有的,它就是 星间链路 , 可以实现两颗卫星之间进行信息交换, 也是北斗3号实现全球导航服务的重要手段。

星间链路 可以实现太空我们看不见的和能看见导航卫星之间的数据传输, 极大地 提高了工作效率 ,以及 降低相关成本 。同时有了星间链路的加持,卫星导航系统 可实现自主导航, 说白了就是 不依靠地面系统,仅仅依靠卫星也能接收卫星导航信号,实现精确导航。

另外,北斗系统还具有 抗遮挡能力强 (采用3种轨道组成混合 星座 ) 高精度 (多频信号组合等提高精度) ,以及 融合导航和通信能力 ,使其具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和 短报文通信 五大功能。

尤其是短报文通信, 曾经在2008年汶川地震中大展身手 。短报文类似“短信”,是在不借助任何互联网和其他通信手段下,给北斗卫星发送“短信”,再通过北斗卫星把“短信”传递给想要传递的人。

汶川地震后,震区所有信号中断,灾情信息无法第一时间传递出来, 而北斗系统具有的短报文,却能不受信号限制,直接通过卫星传递出来,极大的方便了后续救援人员。

虽然我们在北斗卫星导航系统中投入了大量资金,但是也收获了很多技术突破,同时在2019年的时候北斗卫星的全球总产值已经达到了 3000多亿元人民币 。2020就已经突破了 4000亿元 。短短一年就飞涨了1000亿, 产出效率真的非常惊人 。现在全球已经有 100多个国家与中国签订北斗导航系统合作协议,后续将会有更多国家与北斗进行合作。

现在我国拥有强大的 经济和军事实力(具有反卫星能力) ,美国同时也错过时机,现在想要通过某些手段来整治北斗,也得自己好好掂量掂量。中国强大的底气让美国不得不打消这个念头。