前言:
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文 | 文渊的历史书
编辑 |文渊的历史书
前言
卫星导航不仅方便出行,更成为现代战争中的重要支撑,掌握先进的卫星导航技术,关系到一个国家的综合国力与国防安全。
如今,仅有三国拥有自主的卫星定位系统,其中美国GPS的定位精度最高,达到0.1米,俄罗斯格洛纳斯系统精度为1.5米。
我国北斗系统虽然与其他国家相比开始的较晚,但胜在发展迅速,如今的定位精度已达到米级。
而且根据上一年公布的数据来看,全球共有5465颗卫星,美国占了大半,我国的在轨卫星又有多少呢?
我国在定位系统上吃的亏
1993年7月,我国的“银河号”货轮执行常规任务,从天津港开往中东。
当时,银河号已经连续航行了80多次,非常熟悉这条航线。
而这次它运载了782个标准集装箱,里面装满了中国制造的日用品和轻工产品,准备在迪拜卸货后继续前往科威特。
美国政府突然声称,他们掌握情报,银河号运载了可用于制造化学武器的硫二甘醇和亚硫酰氯,甚至还空口白话的怀疑我国极有可能向伊朗提供化学武器的材料。
更可笑的是,美国对外声称所掌握的情报,除了“银河号”的名字没错外,其他全是凭空捏造。
对此,我国也要求美国对他们所谓的情报来源给个解释,但是美国选择性的听不见,对我国的提的要求视若无睹,只是坚称他们的情报不会出错。
紧接着美国就以此为借口对我国开始各种找事,还派出了2艘军舰和5架直升飞机组成编队,24小时对银河号进行跟踪监视。
我国外交部也立即对美国的各种没有真凭实据的言论进行反驳,表示这是毫无根据的诬陷。
这时,美国又提出了3个无理要求:银河号立即返航,允许他们登船检查货物,银河号在原地等待发落。
我国坚决拒绝了这些要求,双方因此陷入对峙状态,对于美国的无理要求,船长张如德当即就表示反对,并第一时间向有关部门报告情况以求支援。
而美国也在不断升级纠缠,声称如果银河号继续驶向伊朗,他们将以武力击沉,与此同时,迪拜港也拒绝银河号入港卸货。
再加上美军突然关闭了银河号的GPS导航系统信号,使其在茫茫大海上陷入失明状态,无法确定方位继续航行。
在各种压力下,银河号只能在霍尔木兹海峡附近的公海区域停下来等待。
经过22天的外交谈判,美国终于同意由中方人员陪同登船检查,结果美方毫无所获,被迫承认所谓情报是中情局错误。
9月4日,银河号终于获得放行,在公海上被迫停留达33天之久,这场事件直接导致我国损失超过1200万美元。
更重要的是,它暴露出我国在卫星导航系统上的严重短板,核心部件长期依赖进口,关键时刻可能会被别国控制和利用,严重威胁国家安全。
这一惨痛教训促使我国加快研制北斗卫星导航系统,争取尽快摆脱对外依赖,所以在这个事情发生的第二年,我国北斗导航战略正式问世。
中国北斗卫星
20多年来,中国空间科技界无数人默默付出,终于迎来了属于中国人的北斗卫星导航系统的诞生。
这不仅是中国航天事业的重大成就,也标志着中国在导航技术上正式跻身世界先进行列。
北斗之路任重而道远,早在上个世纪八九十年代,中国就萌发建立自主卫星导航系统的雄心壮志。
当时中国还处在改革开放的起步阶段,国力有限,能做的只是小心翼翼地规划。
那些年,中国在使用美国GPS系统时也屡屡遭遇被“卡脖子”的尴尬,1996年台海导弹演习和1999年的“银河号”事件,都成为外力随意操控中国命运的教训。
特别是“银河号”事件中,公海上一艘中国商船就这样莫名其妙地失去方向、随波逐流,这无疑是对中国国家尊严的践踏。
国人从此明白,没有自己的卫星导航系统,就永远处在被动挨打的地位,于是,中国下定决心自力更生,不惜投入巨资,展开北斗系统的研制。
然而,北斗之路波澜壮阔,这项系统工程非常复杂,需要突破许多世界级难题。
中国科研人员从零开始,摸着石头过河,才逐步攻克芯片、发射、控制、信号处理等多项核心技术。
北斗系统建成后,精度、速度等指标均达到甚至超过世界先进水平,彻底改变了我国在导航定位领域长期依赖国外的被动局面。
它已在亚太地区实现区域覆盖,2020年覆盖全球35个重要区域和交通线,基本实现了全球化服务,真正让北斗系统造福全人类。
在民用方面,北斗卫星的精度已经可以达到10米,在研究过程中,其精度甚至可以达到2.5米。
而且,在海上北斗卫星导航系统精度更是已达到至3cm级别,但在卫星数较少、卫星分布较差的区域,定位精度较差甚至连定位都做不到。
目前北斗系统已经在基础设施建设、民用航海等广阔领域得到大规模应用,对国家经济建设和人民生活都产生了深远影响。
而且我国截止到上一年,在轨卫星的数量已经达到了500多颗。
俄罗斯格洛纳斯
俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统的研发可以追溯到苏联时期,当时的苏联注意到美国开始研发全球定位系统(GPS)。
为了不落后于美国,也为摆脱对美国全球定位系统GPS的依赖,苏联决定紧随其后,启动自己的卫星导航系统建设。
根据最初的设想,格洛纳斯系统需要包含24颗工作卫星和3颗备份卫星,以实现全天时、全天候的持续精确导航和定位。
为了实现这个设想,苏联还在高纬度地区选定了几个点,计划建设运营基站,这一宏伟计划按部就班地推进。
在1982年的时候就接连发射了3颗试验卫星,不过当时前苏联在电子工业方面的发展并不完善。
导致早期发射的技术验证卫星平均在轨运行时间仅有1年左右,遥遥落后于美国的GPS卫星。
1985年之后,苏联又陆续发射了6颗格洛纳斯卫星,虽然它们的在轨寿命比早期试验卫星有所提高,但也只比之前延长了2个月,仍无法与GPS相提并论。
随后不久,苏联解体,俄罗斯经济不景气,国防预算大幅缩减,继续推进格洛纳斯系统的建设非常困难。
原定建设的多个运营基站和地面系统被迫按下了暂停键,使得格洛纳斯系统的发展停步不前。
根据统计数据显示,在90年代,格洛纳斯系统的实际在轨工作卫星数量只有8颗左右,远远低于预期。
直到21世纪初,随着俄罗斯经济好转,政府重新加大对航天工业的投入。
经过几十年的建设历程,第一代格洛纳斯系统终于在2011年建成,拥有31颗在轨卫星,覆盖全球的能力显著提升。
第一代格洛纳斯系统开始为俄罗斯提供有限的导航定位服务,与原先的设想相比,实际建成的格洛纳斯,其定位精度达到约1.5米,速度精度达到0.1米/秒,完全可以满足民用需求。
尽管与美国的GPS相比,格洛纳斯的性能仍有一定差距,但它已成为俄罗斯及周边地区重要的卫星导航系统。
美国GPS
GPS全球定位系统是美国在20世纪70年代启动研发,当时正处于冷战时期,美苏两国进行着激烈的军备竞赛。
为了保持军事优势,美国军方希望开发一个能为各军种提供实时精确定位的卫星导航系统,经过艰苦的论证,该项目终于获得批准和资金支持。
美国动用了大量人力物力投入系统研制,光是前期论证和规划就用了5年时间,参与人员达上万人。
选定了中轨道卫星做平台,确定了共24颗卫星的配置方案,这些卫星运转轨道全部过境美国本土,便于监控。
卫星的寿命预计为7.5年,需要不断进行替换更新,为控制成本,先后用3种试验卫星进行验证,包括轨道精度、时钟稳定性等指标。
随后又开发出专门的运载火箭,用来将成批准备好的卫星运上轨道。
到了80年代末期,第一代GPS卫星星座建成,开始提供有限服务,但刚投入使用不久,就在海湾战争中发挥了巨大作用。
美军使用GPS制导的战斧导弹,远超常规武器的精度,一举击败了伊拉克军队,这直接导致苏维埃紧急加大了对自己全球导航系统的投资。
1994年,GPS实现全球覆盖,正式对外开放服务,凭借卫星信号的精确时钟信息,GPS实现了惊人的定位精度。
根据美国政府公布数据,民用定位精度达10米,而军用定位精度高达0.1米,使精确制导武器的效果大幅提升。
不仅改变现代战争面貌,在日常生活中,GPS也推动了汽车、手机等设备的普及,对社会发展产生深远影响。
但建设和运行一个覆盖全球的卫星导航网络,成本高昂到难以想象,光研发阶段的投入就超过200亿美元,相当于一个大型机场的造价。
更关键是维持费用,美国每年要花超过10亿美元用于GPS的维护和升级,可见其重要性,尽管昂贵,但GPS已成为美国世界霸权的重要支柱。
结语
当前,在全球导航卫星领域,北斗系统与美国GPS、俄罗斯格洛纳斯并驾齐驱,堪称世界三大全球卫星导航系统之一。
我国以自己的努力走上了世界航天强国行列,但任何高科技成果都需要不断升级和改进,北斗系统也仍有很大提升潜力。
我国将继续加大科技创新投入,进一步提升北斗系统的性能指标,拓展服务功能,造福人类社会。
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