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中美俄卫星定位精度对比:美国0.1米,俄1.5米,中国是什么水平?

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前言:

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文|游侠儿

编辑|藏剑游侠儿

7月5日,我国举行了北斗三号全球卫星导航系统建设表彰大会,自2020年6月北斗卫星组网成功,到如今已经投入使用了三年。

在信息化时代,北斗卫星导航系统作为与生产生活和军事作战等各方面息息相关的国之重器,向来受到国际各国和国内人民的关注。

和全球其他三大卫星定位系统相比,我国独立自主研发的北斗卫星处于什么样的水平?它又是出于什么样的原因以及如何研制出来的呢?

现如今的全球四大导航定位系统

首先,美国的GPS是最早开始研制的,作为性能要求极高的巨型复杂航天系统,综合国力极其强大的美国也用了20多年,耗资200亿美元,如今它的军方定位精度达到了0.1米

俄罗斯的定位系统名字叫做格洛纳斯,在20世纪70年代美国研制定位系统后,苏联也发现了其重要性,并且开始着手研究,但是尚未成功,苏联就面临了解体,俄罗斯继承了这一项目。

不过由于解体后实力的大大减弱,和如今综合国力的降低,俄罗斯承担着维护卫星系统的任务显得很困难,军方的定位精度持续倒退,现在达到了1.5米。

欧盟研制的伽利略系统到现在还未完全建成,2019年系统出现了故障,很多卫星瘫痪,去年6月,还发生了星座故障,这与欧盟多国利益难协调,自主行动有一些关系,不过它的军方定位精度也达到了0.2米。

最后,中国的全球定位系统从1994年立项,到2020年正式亮相全世界,共花费了700亿人民币,精度达到了0.2米,现在正在定位精度正在稳步提升,精度越来越靠近世界顶级水平。

中国为什么要组建全球卫星定位系统

许多人都有疑问,为什么放着现有的美国定位导航系统不用,要从零开始,耗费人力物力用时几十年去研制北斗定位系统,全球那么多国家不是一样使用GPS吗?

要谈中国的北斗卫星组建的原因,还要从美国的卫星定位系统GPS说起,GPS分为军用和民用系统,民用系统自诞生以来便被美国“慷慨”地授予全世界使用,GPS也在全球市场上占据了极大地份额。

而其他国家却忽视了美国还拥有军用的导航系统,整个GPS定位系统也是源于军事需要产生的,军用比民用的拥有更高的精确度。

很快它就被应用于国际军事战场,20世纪90年代美国等国和伊拉克爆发了海湾战争,它是世界冷战结束以来的第一场大规模武装军事战争。

在战争中,美国拿出了精准制导武器,同时使用CPS,依靠着其强大的定位导航能力,大量的精准制导武器命中率直线提高。

在那个时候,美国就已经做到了使两枚导弹先后发射向同一目标,军方先是用一枚导弹将洞口炸开,紧跟而来的第二枚导弹迅速进入洞口,在内部爆炸,这一操作令武器的伤害度大幅提高。

除此之外,在空袭伊拉克的前几天,美军就利用GPS卫星定位系统,搜集了伊拉克的大量情报,并利用卫星进行电磁干扰攻击,伊拉克的雷达系统全面崩溃。

战争很快结束,只持续40余天,战败的伊拉克军队伤亡达到了10万人,而美军则只有146人死亡,467受伤,用相对来说很小的代价获得了这场战争的巨大胜利。

在战后对这场战争的总结中,美国上层也直言是GPS卫星导航定位系统立了大功,这场反传统的作战方式也敲醒了其他国家,告诉他们,现代战争的主导权在于对导航定位系统的控制。

中国对此也是深受震撼,自20世纪60年代以来就有的自建卫星导航系统的想法被确立了下来,而随后发生的事,让中国研制属于自己的导航定位系统的决心更加坚定。

1993年7月,美国收到了错误的情报,认为中国驶向中东的“银河号”货船是向伊朗运送化学武器的原料,立刻停掉了该船所在海域的GPS的导航信号。

而船员们还不知道已经失去了导航信号,以为是船上的设备出现了问题,他们想尽各种办法去维修但都没用,无法辨别方向,就不能再次前行,“银河号”只得被迫靠停了22天。

正是拥有着全球唯一的定位导航系统,美国才能有恃无恐,肆意妄为,不将别的国家放在眼里,而依靠GPS的中国在“银河号”这件事中遭到了莫大的屈辱。

国内的一位专家愤怒无比,在采访中直言感到窝囊,没有属于自己的导航系统,只能任人欺凌,连国防安全都要受到威胁,处处被掣肘。

“发展我们国家的卫星导航定位系统等不得了”,中科院的院士“孙家栋”,找到了国防科工委副主席沈荣骏,说出了众多航天科学家和国防人员的心声。

回望26年来时路

导航研制事业的开始,研究团队就犯了愁,在20世纪90年代,中国的经济相比发达国家还很落后,国家对于航空航天领域技术研发的预算只有100亿人民币。

要知道,美国研发GPS尚未成功时就花费了200多亿美元,后续每年更是要花费5亿美元来维护它,中国想要立刻在这一项目上投入这么多钱简直就是天方夜谭。

坐在狭小的办公室里,几位设计师不分昼夜的讨论,终于想出了一个符合我国国情的办法:分三步走战略,一步一步走,降低成本。

不过相比资金的不足,更重要的是高科技技术的缺乏,以美国为首的西方国家本就对中国充满敌视,在一些重要的技术、产品上对我国封锁禁运,而导航定位系统的重要性更是众所周知,他们捂死了自己的技术人才,坚决不为中国提供一丝一毫的帮助。

对外没进展那就自己干,中国开始了艰难的自行摸索历程。

2000年,北斗一号首批卫星发射,北斗一号实验系统成功建成,被投入国内使用,这小小的一步对中国卫星导航事业有着极为重要的意义,我国成为了继美国和俄国之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

而在之后的研究中,中国又面临了一个新的难题。

拥有合法的频率轨位,是卫星上天运行的前提,但是各卫星导航系统从国际电信联盟得来的频率资源是很有限的,而且“黄金导航的频段”已经被美国和俄罗斯占领,中国只能申请次优频率。

两个月后,同样在建造导航定位系统的欧盟也提出了申请,中国和欧盟到底谁会成功?

仅申请频率这一步是得不到频率轨位的,还需要与全球其他国家和组织进行频率协调,中国从2000年开始经历了重重困难,终于取得了其他卫星网络的认可。

最后一步,发射卫星,传递信号,中国与欧盟在7年内谁先成功才能获得频率。

这就要求中国在2007年4月18日零点之前发射成功,并且快于欧盟。

这是一个巨大的难题,按照计划我国最早只能在2007年底发射卫星,这必然超过了期限。

不过此时欧盟也正焦头烂额,冷战结束后美国独大,一心建立单极世界,看着不停挑动战火的美国,面临财政危机的欧盟感到了威胁,就将目光转向了中国,邀请中国加入伽利略计划。

陷入困境的中国也欣然接受了欧盟抛来的橄榄枝,伽利略系统非军方控制,我国不仅不用担心军事威胁,还可以学习先进的技术,使用免费的定位导航技术,而欧盟也得到了中方投入2.3亿欧元资金的承诺。

本应是互惠互利的事,谁知欧盟突然变脸,由于美国的示好的领导人的换届,欧美回到同一阵营,中国也被“踢出局”合作破裂,双方又从朋友变回了竞争者。

2005年,我国卫星飞天进展已经逐渐赶上并超越欧洲,为了抢占频率,欧盟使出了最后一招,停止向中国出售“原子钟”,它正是导航系统的核心设备。

又在高精尖技术上被“卡脖子”,研发团队决定拼了命也要自己造出来,终于在最后几天卫星搭上了发射塔架,但中国研究导航卫星之路似乎注定是多灾多难,眼看还有三天,应答机又出现了故障。

这令人无比揪心,走到这个地步,研究团队已经没有后路了,一个环节的失误就是一切归零,从头再来。

幸运的是在最后三天里,在来回奔波之后,经过修复的应答机装入了卫星,而北斗卫星也成功发射,向地面传回了消息,解决好轨道问题后中国卫星导航研究变得畅通无阻,直到北斗三号全球组网成功。

难以想象的影响

中国研制的导航系统不仅仅冲破了西方的重重封锁,还在全球卫星导航的舞台上大放光彩,著名的国际军事期刊曾发文称美国的GPS系统受到了来自中国的北斗系统的挑战,美国称霸卫星导航系统的时代已经结束。

北斗导航系统的发展是大国重器的重要部分,它在全球范围内的广泛应用,彰显着我国国际影响力的提高和综合国力的增强,国防安全进一步得到保障,曾经的“银河号”事件再也不会发生了,我们的底气更加充足了。

近日华为终端发文称“华为双向北斗消息,任意品牌手机均能接收”可见北斗卫星系统更加深入人们的生活,给大家带来便利。

2020年火神山和雷神山医院在短短十几天的拔地而起,在令人惊叹的“中国速度”背后,北斗定位导航系统功不可没,它的测绘技术和高精度定位是成功的关键,大大节省了时间提高了效率。

北斗导航更是在地震中得到广泛应用,2008年的汶川地震,中断了所有的有线、无线通信,GPS也失去了作用,正是北斗系统的双向报文通信功能,帮助了救援人员准确判断受灾位置,实行远程指挥,快速抢救。

在如今,北斗与我们生活工作的方方面面挂钩,正所谓“限制北斗发展的是想象力”。

结语

中国为了取得如今的成就走过了一个艰难又漫长的旅程,光彩鲜艳的背后是无数的科研人员夜以继日的钻研与奋斗,是势必打破西方“卡脖子”的坚定决心和不到最后一刻决不放弃的伟大意志。

我们对研制过程中欧盟多次的出尔反尔感到愤怒,同时也应当明白“弱国无外交”只有强大起来才能掌握主动权,拥有话语权。

对于我们国家的北斗卫星导航系统你有什么看法呢?欢迎在评论区分享。

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