中央紀委國家監(jiān)委網站 柴雅欣
圖為裝載我國第55顆北斗導航衛(wèi)星的長征三號乙運載火箭。（中國航天科技集團一院供圖）
北斗組網，靜待此星。
據中國衛(wèi)星導航系統管理辦公室消息，6月16日推遲執(zhí)行的北斗三號最后一顆全球組網衛(wèi)星發(fā)射任務相關技術問題已排除，任務重新啟動，重新發(fā)射的窗口確定為6月23日9時43分。
這是我國第55顆北斗導航衛(wèi)星，也是北斗三號全球衛(wèi)星導航系統的最后一顆組網衛(wèi)星。發(fā)射任務完成后，意味著北斗三號的30顆組網衛(wèi)星全部到位，北斗三號星座部署全面完成，北斗將進入服務全球、造福人類的新時代。
組網收官 嚞星高照
6月22日，距離發(fā)射還有1天時間，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，衛(wèi)星已安全地置于火箭整流罩中，在塔架上整裝待發(fā)。試驗隊員和發(fā)射場工作人員忙碌一如往常，發(fā)射任務各系統進行了全航區(qū)合練，各測控站點模擬真實狀態(tài)下信號的往來測試，信號口令等各類信息正常。
不帶隱患上天，是航天發(fā)射的基本原則。由于承擔發(fā)射任務的長征三號乙運載火箭在臨射前的測試過程中，發(fā)現產品技術問題，發(fā)射任務推遲。任務推遲后，工程全線按照技術流程將此前已加注好的常規(guī)推進劑泄回，并對火箭各系統進行了狀態(tài)歸零檢查，確保零隱患發(fā)射。
下好北斗三號全球組網“大棋盤”中的定盤之子，此次發(fā)射任務極為關鍵。4月4日，衛(wèi)星運抵西昌衛(wèi)星發(fā)射中心；而在4月2日，衛(wèi)星試驗隊隊員就已出征發(fā)射場，為北斗全球組網做沖刺準備。對隊員們來說，這次兩個半月的發(fā)射場準備期，是在歷次發(fā)射場任務中，連續(xù)在場時間最長的一次。
北斗三號全球衛(wèi)星導航系統在星座設計上具有獨特優(yōu)勢，采用三種軌道衛(wèi)星形成的混合星座：中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星、地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星和傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星。北斗科研人員親切地稱地球同步軌道衛(wèi)星為“吉星”，而此次發(fā)射的“收官之星”是吉星家族中的第三名成員，因此也獲名“嚞星”。
據中國航天科技集團五院北斗三號衛(wèi)星副總設計師劉天雄介紹，“嚞星”在北斗家族里塊頭最大。它采用由“北斗大本營”五院研制的東方紅三B（導航）衛(wèi)星平臺，這是我國現役規(guī)模最大的衛(wèi)星平臺之一，寬敞的載荷空間里，有一半留給了各種通信載荷，承載能力十分強大。
“嚞星”的本領也很強大，肩負增強整體技術指標的職責，還攜帶了許多“神器”，為北斗三號系統在軌運行和應用開疆拓土。“它為我國及周邊地區(qū)提供導航增強服務，所以放到最后發(fā)射?！眲⑻煨壅f，“嚞星”具備無線電導航、無線電測定、星基增強、精密單點定位、功率增強、站間時間同步和定位等本領，大大拓展了北斗的應用場景。以星基增強功能為例，衛(wèi)星通過兩個頻點播發(fā)符合國際民航組織標準的星基增強信號，可以精確護航飛機起降，為國內外民航用戶提供花費更低、可用性更高的導航服務。
在北斗三號的30顆組網衛(wèi)星中，包含“嚞星”在內的地球同步軌道衛(wèi)星有3顆。這類衛(wèi)星定點于赤道上空約3.6萬公里的高軌天疆，一顆可覆蓋約40%的地球面積。衛(wèi)星運行軌道平面與赤道平面重合，軌道周期和地球在慣性空間中的自轉方向一致，周期也一致，即23小時56分4秒。這樣一來，3顆衛(wèi)星與地面位置就能保持相對不變，便于實現區(qū)域服務。
除了與赤道平面重合的地球同步軌道衛(wèi)星外，北斗三號還有3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星。它們的軌道高度與前者相同，但帶有55度的傾斜角度，運行軌跡點呈現“8”字形的封閉曲線，就像在跳“8”字舞，并以這種運行方式聚焦亞太地區(qū)。
其余24顆均為中圓地球軌道衛(wèi)星，2019年就已全部完成發(fā)射。它們是北斗三號全球組網的主力衛(wèi)星，運行在距離地面2萬多公里的軌道上，一刻不停地繞地球運轉，軌道周期約為12小時，和地球自轉周期不同步。“從地面上看，它由西向東不斷運動、覆蓋全球。要想提供全球導航服務，主要依靠中圓地球軌道衛(wèi)星，它們也因此成為北斗全球組網的核心星座。”中國航天科技集團五院北斗三號衛(wèi)星總設計師王平說。
大國重器 中國制造
北斗衛(wèi)星導航系統是由我國自主建設運行的重要空間基礎設施，也是我國迄今為止，規(guī)模最大、覆蓋范圍最廣、服務性能要求最高的巨型復雜航天系統。
從上世紀80年代提出設想，到1994年正式啟動北斗一號工程建設；從北斗一號向中國提供服務、北斗二號覆蓋亞太地區(qū)，到北斗三號完成全球組網，30多年時間里，幾代北斗人按“三步走”戰(zhàn)略，奮起直追、并跑超越，先有源、后無源，先區(qū)域、后全球，走出了一條中國特色的衛(wèi)星導航系統建設道路。
北斗作為繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略后的全球第四大衛(wèi)星導航系統，擁有自主知識產權和核心技術，衛(wèi)星單機和關鍵元器件國產化率達到100%。
導航系統提供的是時間和空間信息，構成的是時空基準網絡，無論天上飛的、地上走的還是水里游的，無論人員、車輛、輪船還是飛行器，都離不開精準的時空信息。“作為基礎標稱的時間和空間信息，如果由別人提供，就會陷入被動。”航天科技集團五院北斗三號衛(wèi)星總設計師陳忠貴說，“比如，對新基建來說，時間基準和空間位置基準就是至關重要基礎，可以說，北斗導航系統是新基建的基建，基礎的基礎?！?/p>
北斗建設難在哪里？“衛(wèi)星導航系統就像太空中的燈塔。”中國航天科技集團五院北斗三號工程副總設計師、北斗三號衛(wèi)星首席總設計師謝軍給出了形象的比喻，“高精度的太空燈塔如何建立起來？自己的位置誰來測？怎么保持穩(wěn)定？多顆衛(wèi)星如何能夠安全、可靠地工作？這些都是難題?！?/p>
“四連問”涉及衛(wèi)星本體構造、導航總體技術、核心單機研制、自主創(chuàng)新突破四大方面。核心技術是買不來、等不來、要不來的，必須走國產化之路，北斗為之艱難求索：北斗一號解決了衛(wèi)星最基本的問題，諸如供配電的太陽帆板等核心產品實現國產化；北斗二號打破了國外的技術封鎖，攻克了以導航衛(wèi)星總體技術、高精度星載原子鐘等為代表的多項關鍵技術；北斗三號更是一馬當先，開始了從并跑轉向領跑的征程。中國率先提出國際上首個高中軌道星間鏈路混合型新體制，形成了具有自主知識產權的星間鏈路網絡協議、自主定軌、時間同步等系統方案；建立了器部件國產化從研制、驗證到應用一體化體系，徹底打破了核心器部件長期依賴進口、受制于人的局面。
同為國際電信聯盟的會員，中國北斗與美國GPS、歐洲伽利略和俄羅斯格洛納斯不是非此即彼，而是兼容合作的關系。去年，中俄衛(wèi)星導航政府間合作協定正式生效。按照該協定，中俄兩國將至少各在對方境內部署3個衛(wèi)星導航系統地面站，并將在開發(fā)和生產使用格洛納斯和北斗系統的民用導航設備等方面合作。
北斗還擁有自己的“獨家秘笈”。有源定位是中國北斗的創(chuàng)舉之一。有源定位利用無線電測定技術，通過兩顆GEO衛(wèi)星聯手，不僅能回答用戶“我在哪”，還能告訴關注用戶行蹤的相關方“你在哪”，廣泛用在搜救、漁業(yè)等領域，是保障民生安全的“千里眼”。
短報文通信能力也是北斗獨有的“基因”。手機通過基站提供服務，而在海上沒有手機信號或是災害發(fā)生通信受阻時，如果擁有北斗終端，就相當于擁有了天上的衛(wèi)星“基站”，人們可以通過衛(wèi)星發(fā)送短報文，與外界取得聯系。值得一提的是，北斗三號的短報文通信能力顯著提升，信息發(fā)送能力從一次120漢字提升到一次1200漢字，遇到突發(fā)情況時無需字斟句酌，還可以發(fā)送圖片等信息，應用場景更豐富。目前，中國的漁民和海洋執(zhí)法船上基本都配備了北斗專門的通信終端。
中國北斗 全球共享
北斗在天邊，服務在身邊。
手機導航、自動駕駛、無人插秧、災害預警、海上搜救……通過提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務，北斗系統廣泛應用于生產生活的各個領域，產生顯著經濟和社會效益同時，也改變著人們的生活。
10天建成一座醫(yī)院——在武漢知音湖畔的一處空地上，火神山醫(yī)院拔地而起。疫情下，令人嘆服的“中國速度”背后，離不開遠在天邊的北斗“助攻”。
即使場地環(huán)境復雜，北斗也能實現高精度定位、精確標繪，為建設兩座醫(yī)院爭取時間。北斗高精度定位設備火速馳援火神山和雷神山醫(yī)院建設現場，確保工地大部分放線測量工作一次完成；基于北斗系統的上百架10公斤至1.5噸載重無人機，將一線急需的醫(yī)療和防疫物資精準送到醫(yī)護人員手中，減少人員接觸，降低了交叉感染風險。
在抗疫中大顯身手后，北斗在前不久的珠峰高程測量中再次大放異彩。全球導航衛(wèi)星系統（GNSS）衛(wèi)星測量是珠峰測高的重要一環(huán)。在珠峰峰頂，GNSS接收機能通過衛(wèi)星獲取平面位置、峰頂雪面大地高等信息，并將大地高程換算成海拔高程。
15年前，我國測量珠峰高程時，GNSS衛(wèi)星測量主要依賴美國的GPS系統。而此次測量，我國同時參考中國北斗、美國GPS、歐洲伽利略、俄羅斯格洛納斯四大全球衛(wèi)星導航系統，并且以北斗的數據為主。
“能在世界最高峰的高程測量中應用北斗系統，這是我們中國測繪人的驕傲?！弊匀毁Y源部第一大地測量隊（國測一大隊）隊長、2020珠峰高程測量現場總指揮李國鵬說。
北斗在中國，也在全世界。
印度尼西亞土地確權、科威特建筑施工、烏干達國土測試、緬甸精準農業(yè)、馬爾代夫海上打樁、泰國倉儲物流、柬埔寨無人機應用……隨著北斗三號系統建設日臻完善，更廣地域、更多領域的全球民眾享受到北斗帶來的高效與便利。
在印度班加羅爾市中心的一個建筑工地上，舒塔姆建筑有限公司測繪工程師阿倫·庫普達正進行建筑施工測量。他在工地上不同地點間走動，準確的定位信息實時顯示在他手中的設備上。
他手中的設備，是北斗測繪設備。設備通過接收來自基準站的差分改正數據，能很快達到厘米級的定位精度，再通過藍牙連接，直接向設備傳遞位置數據，完成測量坐標等工作。“相比之前用過的設備，中國的北斗測繪設備定位精準度更高，使用更便利。”阿倫·庫普達說。
阿倫·庫普達的“用戶反饋”是北斗衛(wèi)星導航系統為全球民眾提供優(yōu)質服務的一個縮影。2018年底，北斗三號基本系統建成，提前兩年為全球用戶提供服務；去年底，北斗三號核心星座部署完成；今年，北斗三號全球組網發(fā)射任務成功后，將正式開啟北斗全球新時代。
“目前，世界上已有半數以上的國家使用我們的北斗，今年全球系統建成后，無論你在世界的任何角落，北斗都會向你提供滿意的服務。”北斗衛(wèi)星導航系統工程總設計師楊長風說，北斗為全球衛(wèi)星導航事業(yè)發(fā)展提供了中國方案，將以更開放的姿態(tài)、強大的功能和優(yōu)質的性能服務全球，造福人類。
夢想無止境，北斗無止境。隨著5G商用時代的到來，北斗正在與新一代通信、區(qū)塊鏈、人工智能等新技術加速融合，應用新模式、新業(yè)態(tài)、新經濟不斷涌現。正如北斗人常說的那樣，衛(wèi)星導航的應用僅受人類想象力的限制，北斗的未來擁有無限可能。