有了GPS，為什么還要開(kāi)發(fā)北斗？

2021年2月，《麻省理工科技評(píng)論》評(píng)選出了“全球十大突破性技術(shù)”， 北斗系統(tǒng)的超高精準(zhǔn)定位技術(shù)赫然在列。 2020 年正式開(kāi)通的北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，精度達(dá)到毫米級(jí)，能夠成功預(yù)警山體滑坡。 2020年7月11日晚11時(shí)，四川阿壩州小金縣春廠(chǎng)壩的山體滑坡，被“北斗智慧云公共監(jiān)測(cè)平臺(tái)“檢測(cè)到，并且預(yù)警，提前疏散民眾。

“有了GPS，為什么還要開(kāi)發(fā)北斗？“這樣的問(wèn)題總是有人問(wèn)，他們應(yīng)該不知道1993年的銀河號(hào)事件。 1993年7月23日，我們的“銀河號(hào)“貨輪正在印度洋上正常行駛，美國(guó)突然指控“銀河號(hào)“貨輪上有制造化學(xué)武器的原料，然后直接關(guān)閉了該船所在海域的GPS系統(tǒng)，使“銀河號(hào)“貨輪無(wú)法繼續(xù)航行，在印度洋上漂流了33天。 盡管我們強(qiáng)烈抗議，但美方堅(jiān)持要檢查船只，后來(lái)我們建議由第三方與中方一起檢查。最后在沙特阿拉伯的阿曼港中國(guó)檢查團(tuán)與沙特代表共同進(jìn)行檢查，美方派專(zhuān)家作為沙特代表團(tuán)的技術(shù)顧問(wèn)參與檢查，對(duì)該船的全部集裝箱的檢查證明，“銀河號(hào)“貨輪沒(méi)有美方指控的這些化學(xué)物品，美國(guó)代表不得不簽署否定其指控的檢查報(bào)告，我們隨即要求美方道歉并給予賠償，但美國(guó)既不道歉也不賠償，將霸權(quán)主義的傲慢顯漏無(wú)疑。 于是中國(guó)人自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)“北斗“提上日程。 第二年，1994年，北斗一號(hào)開(kāi)始建設(shè)。

這其實(shí)不是中國(guó)人第一次嘗試建設(shè)自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，1983年，美國(guó)在GPS研討會(huì)上曾經(jīng)直言，特殊情況下將對(duì)GPS用戶(hù)采取三種措施：降低精度、關(guān)閉區(qū)域服務(wù)和更換通信編碼。 “兩彈一星”功勛獎(jiǎng)?wù)芦@得者、中國(guó)科學(xué)院院士陳芳允，開(kāi)始第一次國(guó)人自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)。但是，八十年代的中國(guó)國(guó)力薄弱，計(jì)劃封塵。 1994年，再次啟動(dòng)衛(wèi)星定位系統(tǒng)建設(shè)，北斗一號(hào)團(tuán)隊(duì)組建，歷經(jīng)6年艱苦奮斗，2000年10月，北斗首顆衛(wèi)星發(fā)射成功，中國(guó)成為繼美俄之后，第三個(gè)建成自己衛(wèi)星導(dǎo)航的國(guó)家。 可惜的是，陳芳允沒(méi)能看到這一幕，2000年4月29日因病去世，享年84歲。 陳芳允是浙江省臺(tái)州市人，1938年畢業(yè)于清華大學(xué)物理系，領(lǐng)導(dǎo)研制成功我國(guó)第一代機(jī)載單脈沖雷達(dá)，我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的技術(shù)負(fù)責(zé)人，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航理論奠基者。 他曾經(jīng)寫(xiě)詩(shī)：“人生路必曲，仍須立我志。竭誠(chéng)為國(guó)興，努力不為私?！?/p>

2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，美國(guó)沒(méi)有獲得聯(lián)合國(guó)授權(quán)，以伊拉克擁有大規(guī)模殺傷性武器為由，同時(shí)又以推動(dòng)大中東地區(qū)民主化為由，發(fā)動(dòng)了這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，推翻了薩達(dá)姆政權(quán)。 在這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)中，據(jù)說(shuō)美國(guó)人自己用精度一米的軍用GPS系統(tǒng)，而給歐盟國(guó)家只有精度10米的民用GPS，歐盟國(guó)家覺(jué)得受了歧視，開(kāi)始了他們的伽利略計(jì)劃。 當(dāng)時(shí)中方遇技術(shù)瓶頸，歐盟缺研發(fā)基金，于是中歐雙方簽署了協(xié)議，聯(lián)手開(kāi)發(fā)伽利略系統(tǒng)。 但是合作并不順利，美國(guó)威脅如果中國(guó)利用伽利略系統(tǒng)與美國(guó)發(fā)生軍事沖突的話(huà)，美國(guó)將對(duì)伽利略系統(tǒng)進(jìn)行干擾甚至攻擊。 2006年，中國(guó)忽然被排除在項(xiàng)目外，決議不讓表態(tài)，資料不讓瀏覽，技術(shù)不被告知，歐洲媒體稱(chēng)“中國(guó)人感到被嚴(yán)重利用甚至是羞辱了”。 2006年中國(guó)退出了伽利略計(jì)劃，獨(dú)立開(kāi)發(fā)北斗系統(tǒng)。

退出伽利略計(jì)劃不久，北斗就遭遇了一場(chǎng)大考，就是原子鐘。衛(wèi)星在太空定位主要用時(shí)間來(lái)計(jì)算空間，衛(wèi)星的原子鐘決定了測(cè)距精度。 原來(lái)是一家瑞士公司承諾出口原子鐘，但是被要求只能用在伽利略系統(tǒng)，中國(guó)北斗轉(zhuǎn)成獨(dú)立研發(fā)之后，瑞士公司就終止合作，原子鐘只能用中國(guó)自己來(lái)制造，北斗團(tuán)隊(duì)的科技工作者開(kāi)始無(wú)數(shù)的日日夜夜的奮斗，最終中國(guó)自主研發(fā)的原子鐘成功了，30萬(wàn)年前誤差一秒，部分指標(biāo)超過(guò)GPS和伽利略系統(tǒng)。

另一個(gè)急需解決的難題就是頻段的搶先占用。衛(wèi)星導(dǎo)航黃金頻段已被美俄占去，只剩一小段頻率資源，國(guó)際電聯(lián)約定：衛(wèi)星先到者先得，且過(guò)期作廢。過(guò)期期限設(shè)在2007年4月17日。 2007年4月14日凌晨4點(diǎn)11分，北斗二號(hào)首顆衛(wèi)星發(fā)射成功，4月16日晚上八點(diǎn)，衛(wèi)星信號(hào)從兩萬(wàn)公里外的太空傳回，此時(shí)距頻率失效僅剩4小時(shí)。 這一小段黃金頻段，在最后時(shí)刻搶占成功。

千秋恥，終當(dāng)雪。中興業(yè)，須人杰。 接著北斗又遇到另外一個(gè)重大的考驗(yàn)，那就是如何在海外建地面站。 美國(guó)在世界許多國(guó)家都有軍事基地，所以它可以很容易地在世界許多地方建立地面站，中國(guó)無(wú)法仿效美國(guó)的GPS在全球范圍內(nèi)建立自己的地面站。 北斗團(tuán)隊(duì)發(fā)明了讓衛(wèi)星互聯(lián)的星間鏈路，只要有一顆衛(wèi)星在中國(guó)領(lǐng)空，其他衛(wèi)星便可以通過(guò)它聯(lián)系到國(guó)內(nèi)地面戰(zhàn)，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星地面站的鏈路互通。 北斗系統(tǒng)已經(jīng)從第一代演進(jìn)到第三代，第一代北斗系統(tǒng)有三顆衛(wèi)星提供區(qū)域定位服務(wù)，從2000年開(kāi)始在中國(guó)境內(nèi)提供導(dǎo)航。2012年12月北斗1號(hào)的最后一顆衛(wèi)星壽命到期。第二代北斗系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，它是包括了16顆衛(wèi)星的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為亞太地區(qū)用戶(hù)提供定位服務(wù)?，F(xiàn)在是第三代北斗系統(tǒng)，有三種不同軌道的衛(wèi)星組織，包括24顆地球中遠(yuǎn)軌道衛(wèi)星，覆蓋全球的三個(gè)傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，和三個(gè)地球同步靜止軌道衛(wèi)星。 現(xiàn)在北斗系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在了各行各業(yè)。

在甘肅，北斗農(nóng)機(jī)作業(yè)誤差可控制在1-2cm、效率提高20%-25%。 在新疆，無(wú)人機(jī)利用北斗導(dǎo)航自動(dòng)噴灑農(nóng)藥，半天干完六個(gè)人兩天的工作量。 在上海洋山港區(qū)，利用北島實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的重型卡車(chē)，停車(chē)裝卸時(shí)誤差達(dá)到±3厘米，人工作業(yè)中只有1%的資深司機(jī)能夠達(dá)到這一水平。 據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道，中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在規(guī)模上已經(jīng)超過(guò)美國(guó)的GPS，在聯(lián)合國(guó)195個(gè)會(huì)員國(guó)中，有130個(gè)國(guó)家首都上空一天中可觀測(cè)到的北斗衛(wèi)星數(shù)量超過(guò)GPS，其中100個(gè)國(guó)家位于亞洲、非洲等地。 中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)在京發(fā)布《2020中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)》，其中披露，國(guó)產(chǎn)北斗兼容型芯片及模塊銷(xiāo)量已突破1億片，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端產(chǎn)品總銷(xiāo)量突破4.6億臺(tái)，其中具有衛(wèi)星導(dǎo)航定位功能的智能手機(jī)銷(xiāo)售量達(dá)到3.72億臺(tái)。

去年6月23號(hào)九點(diǎn)四十三分西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射北斗三號(hào)系統(tǒng)的最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星。北斗三號(hào)全球部署比原計(jì)劃提前半年完成，當(dāng)年嘲笑排擠我們的歐洲伽利略系統(tǒng)，從2016年12月開(kāi)啟初始服務(wù)，上線(xiàn)1個(gè)月左右18個(gè)衛(wèi)星上的72臺(tái)原子鐘就有9臺(tái)停止工作，2019年7月14號(hào)甚至整個(gè)系統(tǒng)一度癱瘓，大約花了一個(gè)月時(shí)間才恢復(fù)正常。 魯迅先生當(dāng)年所說(shuō)，我們從古以來(lái)就有埋頭苦干的人，就拼命硬干，就為民請(qǐng)罪的人，有舍身求法，這就是中國(guó)的脊梁。 中國(guó)北斗團(tuán)隊(duì)持續(xù)20多年的默默奮斗，突破國(guó)外技術(shù)封鎖，堪比當(dāng)年兩彈。 想當(dāng)年國(guó)破沙河，西南聯(lián)大成立，羅庸為校歌《滿(mǎn)江紅》作詞： 萬(wàn)里長(zhǎng)征，辭卻了五朝宮闕。 暫駐足，衡山湘水，又成離別。 絕徼移栽楨干質(zhì)，九州遍灑黎元血。

盡笳吹弦誦在山城，情彌切！ 千秋恥，終當(dāng)雪；中興業(yè)，須人杰。 便一成三戶(hù)，壯懷難折。 多難殷憂(yōu)新國(guó)運(yùn)，動(dòng)心忍性希前哲。 待驅(qū)除仇寇復(fù)神京，還燕碣。 千秋恥，終已雪；見(jiàn)仇寇，如煙滅。 大一統(tǒng)，無(wú)傾折；中興業(yè)，繼往烈！ 維三校，如膠結(jié)；同艱難，共歡悅。神京復(fù)，還燕碣！

原文標(biāo)題：北斗，中國(guó)夜空最亮的星

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