01
20世紀(jì)后，我國(guó)開始探索適合國(guó)情的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的過(guò)程中，逐步形成了三步走發(fā)展戰(zhàn)略：
第一步：2000年年底，建成北斗一號(hào)系統(tǒng)，向中國(guó)提供服務(wù)；
第二步：2012年年底，建成北斗二號(hào)系統(tǒng)，向亞太地區(qū)提供服務(wù)；
第三步：2020年，建成北斗三號(hào)系統(tǒng)，向全球提供服務(wù)。
北斗導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)量
02
北斗一號(hào)到到北斗三號(hào)
從北斗一號(hào)到到北斗三號(hào)，從中國(guó)到全球，中國(guó)正是這樣一步一步地實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星導(dǎo)航的自主權(quán)：
“北斗一號(hào)”共發(fā)射了4顆試驗(yàn)衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星導(dǎo)航從無(wú)到有。2000年，“北斗一號(hào)”第一顆和第二顆衛(wèi)星分別于10月31日和12月21日成功發(fā)射升空。2003年5月25日，第三顆“北斗一號(hào)”衛(wèi)星也成功進(jìn)入太空。第三顆北斗衛(wèi)星的發(fā)射升空，標(biāo)志著我國(guó)成為繼美國(guó)（GPS）和前蘇聯(lián)(俄羅斯)（GLONASS）后，在世界上第三個(gè)建立了完善衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。這三顆“北斗一號(hào)”衛(wèi)星組成了完整的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，“北斗一號(hào)”的成功是我國(guó)邁出的探索性的一步，為后續(xù)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
“北斗二號(hào)”共發(fā)射了20顆衛(wèi)星（14顆組網(wǎng)衛(wèi)星+6顆備份星），實(shí)現(xiàn)了從有源定位到無(wú)源定位。其中，2012年4月30日我國(guó)用“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭，成功發(fā)射第12顆和第13顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。這次發(fā)射意義重大，因?yàn)檫@是我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)首次采用“一箭雙星”方式發(fā)射導(dǎo)航衛(wèi)星，也是我國(guó)首次采用“一箭雙星”方式發(fā)射兩顆地球中高軌道衛(wèi)星。在北斗一號(hào)有源定位的基礎(chǔ)上，北斗二號(hào)增加了無(wú)源定位體制，即用戶無(wú)需發(fā)射信號(hào)，僅靠接受信號(hào)就能夠?qū)崿F(xiàn)定位。
“北斗三號(hào)”共發(fā)射了35顆衛(wèi)星（30顆組網(wǎng)衛(wèi)星+5顆試驗(yàn)衛(wèi)星），實(shí)現(xiàn)了全球組網(wǎng)。2017年11月5日，中國(guó)用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第一和第二顆北斗三號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星，這是北斗三號(hào)衛(wèi)星的首次發(fā)射，標(biāo)志著中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)步入全球組網(wǎng)新時(shí)代。2020年6月23日，北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)收官之星發(fā)射成功。至此，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署比原計(jì)劃提前半年全面完成，具備向全球開通導(dǎo)航服務(wù)的能力。
03
北斗的獨(dú)門秘籍
目前，世界上正在運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要有四個(gè)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)：它們分別是中國(guó)的北斗，美國(guó)的GPS，俄羅斯的格洛納斯以及歐盟的伽利略。日本和印度現(xiàn)在擁有的都是區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
對(duì)國(guó)家來(lái)說(shuō)，導(dǎo)航系統(tǒng)就像是眼睛。這四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，其中美國(guó)的gps和俄羅斯的格洛納斯發(fā)展得要早一些，它們占據(jù)了80%的黃金導(dǎo)航頻段，這給后來(lái)我國(guó)發(fā)展北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)造成了巨大的困難。
后來(lái)者居上的北斗，正閃耀著熠熠的光芒，其實(shí)北斗在技術(shù)上并沒(méi)有被其他國(guó)家卡脖子，核心器部件做到了100%自主可控，徹底擺脫了關(guān)鍵器部件被卡脖子的局面。同時(shí)在許多領(lǐng)域，我國(guó)北斗的技術(shù)是領(lǐng)先的。
天上好用，地上用好。北斗系統(tǒng)具備的導(dǎo)航定位授時(shí)和通信數(shù)傳等強(qiáng)大功能，可向全球用戶提供定位導(dǎo)航授時(shí)、全球短報(bào)文通信、區(qū)域短報(bào)文通信、國(guó)際搜救、星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)、精密單點(diǎn)定位等服務(wù)，廣泛應(yīng)用于海內(nèi)外各行各業(yè)。
其實(shí)，授時(shí)功能屬于導(dǎo)航的制高點(diǎn)技術(shù)，這是需要依靠原子鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)的。也就是說(shuō)，這方面的技術(shù)核心其實(shí)就是原子鐘。以前領(lǐng)先的是歐美的銣原子鐘，我國(guó)當(dāng)時(shí)不僅被卡脖子，很少有企業(yè)愿意賣給我們產(chǎn)品。即便是有一些企業(yè)愿意賣，價(jià)格也出得非常高，我們付了錢，他們也無(wú)法保證交貨時(shí)間，這非常不利于我們北斗項(xiàng)目的進(jìn)度。
因此，研究人員自主研發(fā)了銣原子鐘，且精度比歐美的還要好。不僅如此，后來(lái)研究人員更是發(fā)明了全世界第一臺(tái)雙頻氫原子鐘，這使得北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在這個(gè)制高點(diǎn)技術(shù)上領(lǐng)先于其他三個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
銣原子鐘
就Ka相控陣星間鏈路技術(shù)來(lái)說(shuō)：由于我國(guó)在建設(shè)北斗時(shí)，并不具備全球部站的條件，如果沿用以前的技術(shù)，無(wú)法做到實(shí)現(xiàn)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的目標(biāo)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我國(guó)的科研人員首創(chuàng)了“Ka相控陣星間鏈路”技術(shù)。
這項(xiàng)技術(shù)說(shuō)白了就是把多個(gè)衛(wèi)星聯(lián)合起來(lái)形成一個(gè)巨大的網(wǎng)，衛(wèi)星和衛(wèi)星之間可以互相通話，衛(wèi)星和地面可以互相通話，這樣就可以實(shí)現(xiàn)“一星通，星星通”，也就實(shí)現(xiàn)了全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的目標(biāo)。
也因?yàn)槭褂昧诉@個(gè)技術(shù)，使得北斗系統(tǒng)的精度達(dá)到了厘米級(jí)，超越其他全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)近一個(gè)數(shù)量級(jí)。
“北斗全球短文報(bào)文”也是北斗的獨(dú)門秘籍，這是其他全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)不具有的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)使得北斗可以具有通信服務(wù)能力，可以長(zhǎng)期應(yīng)用于防災(zāi)救災(zāi)、體育賽事、電網(wǎng)監(jiān)管等多個(gè)領(lǐng)域。
其實(shí)早在建設(shè)北斗一號(hào)時(shí)期，就已經(jīng)有“區(qū)域短報(bào)文”。在2008年汶川特大地震發(fā)生后，當(dāng)?shù)氐耐ㄐ旁O(shè)施基本都被地震損毀了，當(dāng)時(shí)關(guān)于汶川的信息無(wú)法用傳統(tǒng)的設(shè)備傳輸出來(lái)。
但是北斗是個(gè)例外，北斗的短報(bào)文在救援中派上了大用場(chǎng)，它是當(dāng)時(shí)唯一可以幫助汶川與外界通信的方式。當(dāng)時(shí)的救援指揮部就是依靠著北斗一號(hào)衛(wèi)星來(lái)獲取詳細(xì)且精確的救援信息。
除了以上三項(xiàng)技術(shù)之外，其實(shí)還有很多獨(dú)門技術(shù)，比如：氮化鎵高效固放技術(shù)。研究人員還從無(wú)到有，研發(fā)出了長(zhǎng)壽命的陀螺儀、星敏、芯片等等?？梢哉f(shuō)，北斗是我國(guó)自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，不僅不會(huì)被掐脖子，技術(shù)還僅有的4個(gè)全球?qū)Ш较到y(tǒng)中都算是領(lǐng)先的梯隊(duì)。
而我國(guó)的北斗三號(hào)衛(wèi)星一共有30顆，其中，24顆地球中圓軌道衛(wèi)星、3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和3顆地球靜止軌道衛(wèi)星。
中圓軌道衛(wèi)星一般位于2,000千米~35,786千米，利用武器擊落中圓軌道衛(wèi)星其實(shí)技術(shù)上是幾乎實(shí)現(xiàn)不了的。
不僅如此，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初也把這些因素都考量進(jìn)去了。即便是真的實(shí)現(xiàn)了，由于“Ka相控陣星間鏈路”技術(shù)的存在，我們依然還可以繼續(xù)使用北斗，而不會(huì)因?yàn)槟骋活w衛(wèi)星損毀而不具備導(dǎo)航能力。
因?yàn)椋还茉谌虻暮蔚?，你的頭頂上都至少有8顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。而為你導(dǎo)航其實(shí)只需要4顆衛(wèi)星就足夠了，有著充足的冗余設(shè)計(jì)。
這意味著如果真的要完全摧毀北斗，需要同時(shí)把這些衛(wèi)星都打下來(lái)，而打下一顆都不容易，何況是20多顆。所以，自己的系統(tǒng)自己建設(shè)，自己的衛(wèi)星自己布局，關(guān)鍵性的技術(shù)完全是掌握在自己的手中，我國(guó)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的建設(shè)，也證明了中國(guó)航天實(shí)力的發(fā)展。
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