北斗|北斗一号到北斗三号：从受制于人到领跑世界，看二十年风雨卫星路
1994年 。 一位年已花甲的老人站在窗口 ， 不时搓动双手 ， 凝望着漫天星斗 。 那双手分明透露出激动 ， 而他的脸色却笼罩在一片严肃之下 。
这个老人 ， 就是"北斗一号"的总设计师、国家高轨道通讯卫星首席专家、中国空间技术研究院研究员 ， 范本尧先生 。
1994年1月10日 ， 北斗卫星导航试验系统正式立项研制 。 对于范本尧来说 ， 这既是机遇 ， 也是挑战 。 作为总设计师 ， 他深知卫星导航系统项目设立的意义 ， 同时 ， 也能感受到两肩担负的沉重压力 。
每一位参与这项研究的人都有着同样一个疑问：这个项目 ， 真的能如预期般 ， 顺利成功吗？
本文图片
北斗卫星导航系统示意图
1、 北斗一号卫星：从无到有
94年 。 中国正缓缓张开它腾飞的双翼 。 但在卫星导航的技术上 ， 中国仍然被美国牢牢抓在手里 。
自20世纪70年代开始 ， 美国建设起属于它的全球定位系统——GPS 。 几乎每一个导航启动前都会女声播报"GPS定位系统已打开" ， 它是在当时走在前端的系统 ， 拥有24颗卫星 ， 4*6的轨道面 。 它是世界上第一个全球覆盖的卫星导航定位系统 。
本文图片
网格化地球
导航与定位 ， 不仅仅是开车出行寻路这么简单 。 美国因为拥有这个系统 ， 在1991年海湾战争期间 ， 不仅改变了世界格局 ， 还带来了一场军事变革 ， 奠定了现代化战争以信息为基础的核心理念 。
虽然美国允许全球使用它的定位系统 ， 但世界各超级大国都同时奠定了一个共识：要拥有自己的全球覆盖卫星导航定位系统 ， 才能不在关键时刻受制于人 。
北斗卫星导航系统就在这种世界局势下 ， 安排在了中国的日程表上 。
本文图片
浩淼星空
开拓的路总是艰辛的 。 北斗一号在摸索中艰难起步 ， 摆在面前的就是"四无"困境：一无技术 ， 二无经验 ， 三无人才 ， 四无资源的困难局面 。 再加上国外技术的封锁 ， 国内部件厂家的不成熟 ， 这一件件 ， 都是摆在"北斗人"面前的一座座大山 。
创业阶段 ， 什么都显得那么简陋 ， 在一间不足20平方米的铁皮屋子里 ， 总站主任王小同与范本尧等十几名专家共同开启了北斗创业之旅 。
"老北斗人"用药盒和大头针制作简易卫星模型 ， 来向新员工细细讲解 。 没有现在的"云端共享"先进设备 ， 他们便用"共享笔记本" ， 你一句我一行地记录研制经验与心得 。 老一辈自力更生 ， 艰苦奋斗的拼搏精神 ， 在"北斗人"这里体现的淋漓尽致 。
本文图片
卫星
于是 ， 在2000年的10月 ， 北斗一号的第一颗卫星送入了轨道 。 两个月后 ， 第二颗卫星成功发射 ， 从此我国跨入了世界卫星导航的"第一方阵" 。
2003年 ， 第三颗卫星被送上天空 ， 12月25日 ， 北斗卫星导航系统正式开通 ， 并提供服务 。 这意味着北斗一号系统正式建成 。
虽然这只是实验系统 ， 在2009年有两颗星老化退休 ， 但它的诞生 ， 使我国打破了美国GPS的封锁 ， 成为美、俄之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家 。
本文图片
2020年拥有全球卫星定位系统的四个国家及联盟
共同参与系统建设的北斗人李祖洪说过这样一句话：
"'巨人'对我们技术封锁 ， 不让我们站在肩膀上 。 唯一的办法 ， 就是自己成为巨人 。 "
而北斗一号"星座"的建成过程 ， 就是这个巨人从无形到有形的诞生的过程 。
"巨人"已经落生 ， 但它还仅仅只是一个具有实验性质的"娃娃" ， 稚嫩弱小 ， 还需要时间成长 。
本文图片
北斗一号卫星定位系统运用
由三颗卫星组成的"北斗一号" ， 是区域性有源导航定位系统 ， 受到技术体制与规模限制 ， 仅向中国提供服务 ， 定位精度有待提高 ， 并且不具备测速功能 ， 与美俄等国家的全球卫星导航定位系统还有较大的区别 。
但它身为与众不同"巨人"的方面 ， 在于它通讯功能的强大 。 用户机之间的通信不需要借助其他系统 ， 可以双向通讯交流 ， 做到"一星多用" 。
GPS只解决了："我在哪里"的定位问题 ， 而北斗可以解决"我在这里 ， 你在哪里"的问题 ， 这是高于其他卫星导航系统的地方 。
2007年2月3日 。 北斗一号第四颗卫星发射成功 ， 作为早期三颗卫星的备份星 ， 进行了导航定位系统的相关实验 。
本文图片
卫星导航示意图
2、 北斗二号卫星：落地生根
早在北斗一号还未完全完成系统部署的时候 ， 为了抢占战略高地 ， "北斗人"们同时坚持着"边研制一号边论证二号、边建设二号边参研全球系统"的迭代建设思路 ， "北斗二号"系统也开始了紧张研制的过程 。
为了让诞生的巨人成长成为与美、俄导航系统一样的全球卫星导航系统 ， 更好地服务国家经济建设与发展 ， 2004年 ， 我国以北斗导航试验系统（北斗一号）为基础 ， 启动了第二代导航系统——北斗卫星导航系统（北斗二号）的研制 。
新一代的北斗人们 ， 踩着前辈的肩膀望向天空 ， 大胆采用了更先进 ， 更完善的科技 ， 只为将一张张星座网 ， 腾画在浩渺的宇宙中 。
本文图片
北斗二号卫星示意图
2007年4月14日 。 离北斗一号第四颗备份星发射仅仅过去了两个月 ， 中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院研制的长征三号甲运载火箭 ， 成功将1颗北斗导航卫星送入了太空 。
这颗卫星的升空之路也充满着北斗人的汗与泪 ， 为了争分夺秒完成前期的所有研制 ， 所有参与人员进驻发射场后又大干三天体力活 ， 搬运设备 ， 抗机器 ， 布电缆 ， 都需要亲力亲为 ， 容不得片刻喘息 ， 200小时不间断的加电测试就紧随其后 。 幸运的是发射如期完成 ， 所有的疲劳都在成功面前不值一提 。
这是北斗二号系统的首颗卫星 。 北斗一号的四颗试验卫星不包含在北斗导航卫星的计算范围之内 ， 这一颗卫星 ， 才是衔接着北斗三号导航系统系列星座上真正意义的"首星" 。 它是北斗卫星导航系统建设的"开路先锋" ， 标志着我国自行研制的北斗卫星导航系统迈向了一个新的发展阶段 。
本文图片
北斗二号卫星示意图
其后的几年里 ， 构成星座的群星 ， 一颗又一颗 ， 持续不断地由地面送上夜空 。 2007年到2012年的五年间 ， 先后有十一颗北斗导航卫星归位 。 这样的数目在之前是无法想象的 ， 但这也只是巨人由嗷嗷待哺的婴儿到直立身体行走的一小步 。
2012年的早春 ， 4月30日凌晨4时50分 。 伴随着持续的轰鸣 ， 西昌卫星发射中心成功发射"一箭双星" ， 长征三号乙改进I型运载火箭 ， 搭载着第12、13颗北斗卫星 ， 顺利进入太空预定转移轨道 。
这是我国北斗卫星导航系统首次采用"一箭双星"的方式发射导航卫星 ， 在这一年 ， 又有三颗卫星被送上轨道 ， 并在年底成功建成了国际上首个混合星座区域卫星导航系统 ， 正式提供区域服务 ， 北斗系统 ， 成为了国际卫星导航系统四大服务商之一 。
本文图片
卫星运行
比起北斗一号 ， 北斗二号的服务范围更广 ， 覆盖了整个亚太地区 。 它不仅是对北斗一号功能的简单延伸 ， 兼容保留了所有功能 ， 并克服了它固有的缺点 ， 提升了系统抗干扰性能 ， 为用户提供海、陆、空全方位的全球导航定位服务 。
它的特点 ， 则采取与GPS相同的单程无源测距 ， 用户设备可以无源工作 ， 没有用户容量限制 ， 也就是说不管多少人使用 ， 它都不会饱和；第二点则在于它在高动态方面不再限制于时速1000公里以下的用户 ， 不会在物体高速行驶的情况下无法使用 。
本文图片
地球与卫星
而从此时起 ， 北斗卫星导航系统进入了组网高峰期 ， 更多更密集的卫星发射 ， 已经提上日程 。
2019年5月17日 ， 第四十五颗北斗导航卫星升空 。 这是我国北斗二号工程的第四颗备份卫星 ， 伴随着它的升空 ， 我国"北斗二号"区域导航系统建设 ， 圆满收官 。
本文图片
卫星运覆盖生活
3：北斗三号卫星：枝繁叶茂
北斗一号与二号的研制过程中 ， 逐渐形成了北斗卫星导航系统"三步走"的发展战略 。
第一步 ， 2003年建成北斗导航试验系统 ， 由3颗地球同步静止轨道卫星和地面系统组成 ， 可为中国及周边地区的中、低动态用户提供定位、短报文通信和授时服务 。
第二步 ， 2012年左右 ， 建成由十余颗卫星组成的北斗区域卫星导航系统 ， 具备覆盖亚太地区的服务能力 ， 采用无源定位体制 ， 具有定位、导航、授时以及短报文通信功能 。
第三步 ， 2020年左右 ， 建成由30余颗卫星组成 ， 覆盖全球的北斗全球卫星导航系统 ， 系统性能达到同期国际先进水平 。
第一步与第二步 ， 已经在北斗一号和二号的部署成功中得到实现 。
本文图片
卫星示意图
2017年11月5日 ， 北斗三号首发双星在长征三号乙/远征一号运载火箭的托举下顺利升空 ， 这是我国北斗三号的第一、二颗组网卫星 ， 它们开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代 ， 北斗卫星导航系统"三步走"发展战略进入了"最后一步" ， 它们也是北斗卫星导航系统的第24、25颗卫星 。
18年 ， 北斗全球组网加速的一年 ， 不断有卫星腾空而起 ， 编织出美丽的星座图谱 ， 18颗北斗导航卫星在18年顺利升空 ， 平均一次火箭发射频率仅间隔19天 ， 创造了北斗组网高密度发射记录 ， 体现了中国速度 。
这一年的年底 ， 北斗三号基本系统正式向"一带一路"及全球提供基本导航服务 ， 中国北斗距离全球组网的目标 ， 迈出了实质性的一步 。
本文图片
北斗三号全球卫星导航星座
19年年底 ， 又是一个冬天 ， 在这个冬天全球系统核心星座部署完成 。 这一系列的成功是一块块残缺的拼图 ， 它最终指向的 ， 是浩渺星空里 ， 属于中国 ， 只属于中国的 ， 五十五颗星组成的星座 。
2020年的6月23日9时43分 。 这个平凡又不普通的日子 。 伴随着第55颗北斗导航卫星的成功升空 ， 最后一块拼图已经拼上 ， 北斗卫星导航系统"三步走"的战略已然完成 。
本文图片
北斗三号最后一颗卫星发射
北斗三号卫星系统的成功建设 ， 意味着中国开始了从并跑到领跑的征程 。 它率先提出了国际上首个高中轨道星间链路混合型新体制 ， 形成了具有自主知识产权的星间链路网络协议、自主定轨、时间同步等系统方案 ， 填补了国内空白；建立了器部件国产化从研制、验证到应用一体化体系 。
从此 ， 核心器部件长期的依赖进口 ， 受制于人的局面被彻底打破 ， 中国人掌握核心技术的卫星导航系统 ， 终于可以以完全体的形态 ， 为全世界提供稳、准、好的导航定位服务 。
"中国灵魂"就此铸造 ， "大国重器"就此终成 。 这份成果里饱含着多少北斗人的汗与泪 ， 回头望二十余年风雨卫星路 ， 曾经期待的未来 ， 正悄然到来 。
本文图片
北斗卫星导航系统标识
最后来看一看北斗卫星导航系统的标识吧 。
深蓝色太空和浅蓝色的地球环围成太极阴阳鱼的图案 ， 太空里闪烁着北斗七星 。 自远古起 ， 北斗七星就为迷路的人们指明方向 。 而这北斗卫星导航系统 ， 也正如北斗七星一般 ， 在不远的未来 ， 为每一位迷路的人 ， 照亮回家的路 。
图/网络
【北斗|北斗一号到北斗三号：从受制于人到领跑世界，看二十年风雨卫星路】（完）
推荐阅读
- 粤游记|旅游就该诗酒趁年华，带你一起到东京，我们玩点不一样的！
- IT|国药集团董事长：新冠灭活疫苗预计年底上市，两针不到一千元
- 绿色可循环包装好处多，为啥收快递时却遇不到？
- 18.19号事业宏图大展，运势爆棚，财富高涨，苦难到头的属相
- 星车记|9万买了一辆宝马5系，本以为自己捡到宝，拆开底盘一看维修工懵了
- 推荐|北京丰台一处自来水井发生“井喷”，多方联动，不到一小时修好
- 搜狐|众所周知，兰博基尼是造拖拉机的，看看兰博基尼拖拉机到底什么样
- 无人机|外媒：特朗普乘坐“空军一号” 差点被无人机撞上
- 纪录之夜！国米750万锋霸10连杀，决赛国米占优，冠军即将到来
- 美国|新冠肺炎灭活疫苗预计12月底上市 到底什么人群最需要接种疫苗？