中國北斗聯天下
11月5日19時45分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射兩顆北斗三號全球組網衛星。 新華社發(楊志遠 攝)
新華社西昌11月5日電 題:中國北斗聯天下
李國利、楊欣、王新國
沙場,三軍列陣。剛下演兵場的戰旗、戰士、戰鷹、戰車,接受最高統帥檢閱,米秒不差。
南海,驚濤駭浪。世代漂泊在這裡求媽祖、討生活的漁民,如今無論到哪塊海域、哪個島礁,都在祖國俯瞰之中。
汶川,山崩地裂。震中映秀20多小時音訊全無,突破死亡線趕到的部隊,第一時間發出100余字短報文,字字千金。
街頭,車水馬龍。行色匆匆的人們,隨時能精準找到最近位置的旅館、小吃店、共用單車,“出門一時難”成為過去。
這些,都因緣翱翔星空的中國北斗。
2014年,在中阿合作論壇第六屆部長級會議上,提出北斗系統落地阿拉伯項目的倡議。
2015年,我國與俄羅斯簽署北斗和格洛納斯衛星導航系統共用相容性聲明。
2016年,我國與阿盟國家舉辦第一屆北斗合作論壇。
2017年,黨的十九大勝利閉幕後,北斗三號全球導航系統組網發射又點火啟動。
北斗,已成為當代中國展向世界的一張亮麗“名片”。
中國選擇:大國重器,惟有自力更生
“復移小凳扶窗立,教識中天北斗星。”自古以來,北斗就是中華民族的指路明燈。
將我國自主建造的衛星導航系統命名為“北斗”,飽含著近代以來中國歷經劫難的清醒、走向復興的企盼:中國命運必須自己掌控,中國重器必須自己打造,中國建設必須自力更生、艱苦創業!
1990年海灣戰爭中,裝載GPS的精確打擊武器首次大規模使用,作戰效能令全球震驚。戰火尚未遠去,思想烽火已燃。衛星導航系統之於一個國家,究竟意味著什麼?
如果說導彈是槍,原子彈是子彈,那衛星導航就是精確瞄準具。早在上世紀70年代,從事“兩彈一星”的先驅們,就啟動過“燈塔一號”工程進行探索。終因經濟和技術方面難以支撐,被迫下馬。
1994年,在國家經濟實力、技術基礎仍然非常薄弱的情況下,黨中央、國務院和中央軍委毅然決策啟動北斗一號工程,進行試驗探索。
彼時,美國GPS、俄羅斯格洛納斯各發射了20多顆衛星,已完成了全球組網。而我國正面對1989年以來西方國家對我實施的最嚴密技術封鎖。
彼時,最適合衛星導航的黃金頻段美俄已全部佔用。我國與同時希望建設衛星導航系統的歐盟,推動國際電聯從航空導航頻段中,最大限度地擠出一小段頻率,提供衛星導航共同使用。
這一小段頻率,只有黃金頻段的四分之一,卻是建設一個全球導航系統最基本的頻率需求,且各國均可平等申請。2000年4月17日,北斗和伽利略系統同時成功申報。按照國際電聯規則,必須在7年有效期內成功發射導航衛星。
擺在我們面前的只有兩條路,一是尋求合作,共用資源;二是獨立發展,搶佔主動。
北斗人一方面立足獨立自主建設,另一方面積極尋求國際合作。但對中國這樣的大國,在關係國家重大競爭力的合作中,自身沒有過硬實力和核心技術,往往難有對等交流,處處面臨不平等壁壘。我們與歐盟的多輪頻譜合作談判,進展緩慢。
2005年,歐盟發射了首顆伽利略導航衛星。此時,距離我們申請使用的頻段有效期只剩不到3年時間,而我們的首顆北斗導航衛星還在研製之中。
社會主義道路集中力量辦大事的制度優勢再次凸顯!在全社會相關行業、領域、單位、人員的通力協作下,北斗人背水一戰,倒排工期,一週“5+2”、每天“白+黑”,硬是將原定2007年底發射的首顆衛星,調整到2007年2月底,提前完成全部研製工作。
2007年4月初,首顆北斗導航衛星終於如期立在發射塔架上。
各項測試進展非常順利,但在發射前的最後檢測中,衛星上應答機卻出現了小異常。儘管這不是個大問題,發生故障的概率也不高,卻有可能影響信號的正常傳回。
這是絕不能允許的!即便只有萬分之一的故障,也必須徹底歸零。
北斗人重新打開已矗立在塔架上的星箭組合體,拆出應答機。3天72小時的不眠不休,應答機隱患成功排除。
2007年4月14日4時11分,這顆肩負著重要使命的衛星,從西昌衛星發射中心發射升空,成功進入預定軌道;2天后的16日20時許,北京終於清晰接收到來自這顆衛星的信號。
這一刻,距離國際電聯規定的頻率申請失效最後期限不到4個小時。
中國北斗一飛沖天、成功“分娩”,趕上了建設全球衛星導航系統的最後一班車!
中國路徑:後發趕超,道路別具特色
殺出一條血路,是中國人的血性;闖出一條新路,是中國人的自信。這既是中華民族始終屹立於世界民族之林的精神密碼,也是我們黨領導中國革命、改革開放和偉大復興取得巨大成就的制勝法寶。
建設中國北斗,在我們這個發展中國家,且受到技術嚴密封鎖情況下,不可能循著別人的路走,必須砥礪前行、換道超車。
探路!眼前無路,但絕不停步。北斗人像當年的革命戰士,不相信有完不成的任務,不相信有克服不了的困難,不相信有戰勝不了的敵人,他們迎著困難上,“摸著石頭過河”……
按照空間定位原理,對地球上一個目標點進行定位,至少需要3顆衛星;考慮到時間誤差,精確定位至少需要4顆衛星。這就是GPS和格洛納斯的工作原理和全球組網方案。
如果按這條路徑探索試驗,既缺技術儲備,又缺工程經驗,更缺經費支撐,以當時的綜合國力,可望而不可及。
陳芳允院士,“兩彈元勳”、“863計劃”倡導者之一,創造性提出了“雙星定位”建設方案,即:把地心視為一顆虛擬衛星、再發射兩顆地球同步衛星構成星座,經地面控制中心計算處理,實現對區域內地面目標的快速定位。這一方案用當時中國最成熟的航太技術,以最小的星座、最少的投入、最短的週期,實現了衛星導航系統建設的自主可控,為後續發展堅定了必勝信心,奠定了堅實技術基礎,積累了豐富工程經驗。
繪路!按照別人的圖紙搞建設,無異於削足適履。中國北斗,需求牽引、創新驅動,哪急需、哪先建,邊建邊用、逐步延伸……
建成覆蓋全球的導航定位系統,至少需要24顆衛星,美俄用了20多年時間。但維護我國國家主權、安全、發展利益刻不容緩,經濟社會發展現實迫切,我們拖不起、等不得,必須在最短時間內讓北斗發揮出最大的效益。
孫家棟院士,“兩彈元勳”、東方紅一號衛星的總設計師、北斗工程首任總設計師,帶領北斗人創造性提出了“分步走”戰略,先試驗後建設,先國內後周邊,先區域後全球。
地球自轉“日行八萬里”,導航衛星繞飛不間斷,要為地面一個特定區域提供連續穩定的導航服務,按照GPS和格洛納斯採取的單一軌道星座構型,在全球組網完成之前無法實現。要讓不可能成為可能,必須構建一個全新的星座結構。
北斗人再次腦洞大開,開創性地設計了混合星座構型。2012年底,建成了由地球同步軌道衛星、傾斜同步軌道衛星和中圓軌道衛星共14顆星構成的北斗二號衛星導航系統,實現了全天時全天候為亞太大部分地區提供定位導航授時服務,為有效應對我國周邊安全威脅和維護國家核心利益,及時增加了厚重砝碼。
在前期發射5顆試驗衛星在軌成功驗證全球系統建設核心技術基礎上,2017年11月5日,北斗三號全球組網雙星首次發射,順利升空。根據計劃,到2020年左右,我國全面建成小康社會、實現第一個百年奮鬥目標之際,30多顆北斗三號衛星將星耀全球。
築路!恒心搭起通天橋,勇氣吹開智慧門。人類對時空的精準需求永無止息,建設滿足國家和人民需求的導航系統,標準高、難題多、基礎弱,遍地荊棘中北斗人勇攀巔峰……
時間精度是衛星導航的命門,天地間時間越同步、誤差越小,定位精度越高。導航系統普遍運用原子鐘維持時間精度。過去,只有少數國家能夠製造衛星導航系統使用的高精度原子鐘,但對我實行嚴格限制。在北斗二號建設時,星載高精度原子鐘成為繞不開的“攔路虎”。
核心技術終究得靠自己,北斗人再次用行動宣示,外部封鎖越嚴,自我創新越快。不到兩年時間,就自主開發研製出天穩定度達到10-14量級的原子鐘,授時精度50納秒,300萬年只有1秒誤差,徹底打破了他國壟斷。
定位精度是導航系統的生命。依靠衛星,目前定位精度大多在10米量級。要進一步提高精度,單純在天上下功夫,短期內難有大的突破。
北斗人收回仰望星空的慧眼,回望腳下,卻發現地上大有可為。環顧遼闊大地,國家的氣象、交通、地震、國土資源等行業已建有大量GPS基準站,通過技術升級改造,即可搖身變為北斗基站;在此基礎上,再新建和調整優化佈局,即可建成國土範圍內無縫隙覆蓋的北斗地基增強網。2017年,1400多個北斗基站遍佈全國,上萬台套設備組成星地“一張網”,國內定位精度全部達到亞米級,部分地區達到分米級,最高精度甚至可以到釐米或毫米級。這種全國“一張網”模式,讓中國精度走到了世界前列。
北斗人還創造了自己的“獨門絕技”,讓北斗“客串”通信衛星,通過位置報告和短報文,具備告知別人我“在哪兒”“幹什麼”的獨特功能。可別小瞧這個本事,汶川地震救援表明,在地面通信信號盲區或其他通信手段失效後,它就成了緊急時刻拯救生命的最後“保險索”。
2016年,北斗二號衛星工程以4個國際首創、10大技術創新、128項發明專利和其他72項智慧財產權,獲得國家科技進步特等獎。大器晚成的中國北斗,成功登上了我國科技重大工程的創新巔峰。
拓路!道路承載著發展,道路連接著友誼。中國北斗秉持和踐行“世界北斗”的發展理念,努力建成服務全球、造福人類的“順風車”“高速路”……
服務全球,必須覆蓋全球。
按照傳統衛星管理手段,控制使用好繞飛地球的衛星,需要有遍佈全球的地面站。在難以全球布站的情況下,必須建立衛星之間的星間鏈路,實現衛星管衛星,這是世界導航領域的前沿技術,也是北斗三號工程建設必須解決的難題。
2015年8月,兩顆全球系統試驗衛星首次建立起星間鏈路,標誌著我國掌握了這一國際領先的核心技術;經過持續實踐優化,已具備全面建設推廣的能力。
服務全球,必須融入全球。
三年前,北斗與GPS在達成頻率相容共識基礎上,正式建立合作機制,共同推動民用衛星導航技術發展。
兩年前,北斗與伽利略完成衛星導航頻率協調工作。
近日,北斗與格洛納斯成功進行兩大系統的相容試驗,聯手打造相容使用、精度更高衛星集群的前景可期。
日臻完善的中國北斗,蛻變成為世界北斗的道路越走越寬!
服務全球,必須贏得全球。
北斗二號建成後,在向國內提供系統服務的同時,即公開向北緯55度到南緯55度、東經55度到180度的亞太地區提供定位精度優於10米、測速精度優於0.2米/秒、授時精度優於50納秒的免費服務。
在我國周邊和“一帶一路”沿線,巴基斯坦的交通運輸、港口管理,緬甸的土地規劃、河運監管,寮國的精細農業、病蟲災害監管,汶萊的都市現代化建設、智慧旅遊,印尼的海上整合應用,北斗正提供心貼心定制服務;分別與馬來西亞、新加坡、柬埔寨等開展交流合作,與沙特、阿聯酋、埃及、摩洛哥、突尼西亞、阿爾及利亞等國家制定推進措施,在泰國建成了小型北斗地基增強系統示範網等。中國胸懷和中國貢獻伴隨“太空絲路”不斷延展。
中國思維:利國惠民,發展永無止境
為了人民、依靠人民,以人民為中心,是我們黨戰勝敵人、執政興國的傳家之寶;大眾創業、萬眾創新,把創新作為引領發展的第一動力,是我們發展經濟、強國富民的力量之源。
北斗的建成,舉全國之力;北斗的發展,集民眾之智;北斗的應用,惠民生所需。
國之重器,其利於國。
導彈呼嘯、戰機轟鳴、軍艦破浪、將士列陣,北斗如影隨形,戰場的主動權、戰鬥力的增長極牢牢掌控在自己手中。
5萬餘艘漁船、400多萬輛營運車輛安裝了北斗終端,民航也將依託北斗建設航空器全球追蹤系統,交通更加可控安全。
地質災害多發的雲貴川陜等地,大橋、隧道、邊坡以及城市的燈塔、高樓、老舊房屋,北斗能夠實時監測、預判危險、及時報警,人民生命財產安全更有保障。
耕地遼闊的新疆、黑龍江等地,農業機械安裝北斗終端,拖拉機自動沿線耕作,無人機自動定量噴灑農藥,土地使用率提高5%,復播準確率提高到100%,農藥節省40%,勞動生產效益大幅提升。
2015年“4·25”尼泊爾地震,北斗穿越可可西裏、翻越唐古拉山,指引救援隊伍千里馳援。今年8月8日四川九寨溝地震,北斗短報文第一時間將災區情況送達應急指揮中心,北斗無人機第一時間傳回災區現場航拍畫面、實施消毒防疫,北斗智慧景區平臺第一時間幫助指揮中心調度管理搜救小隊、搜救車輛。8月下旬,超級颱風“天鴿”突襲廣東,347艘漁船在北斗引導下安全回港……“北斗呼叫,天降神兵!”面對一起起突發重大災害,北斗開啟一扇扇“生命之門”。
利民之事,絲發必興。
民以食為天,百姓餐桌安全第一。利用北斗定位和網路技術,市場上銷售的“北斗菜”,掃一掃二維碼,都能追蹤它長在誰家地、用的誰家種、施過什麼肥。如今,越來越多的菜農加入“北斗菜”網路平臺,為自己的綠色蔬菜“正名”。一些地方的水果種植、畜牧養殖,以至中藥生產,都開始利用北斗終端進行溯源管理、全過程監控,百姓關注的食品藥品安全問題有望從技術上得以解決。
居易行難,過去人在旅途,常常身在囧途。如今,加入或使用了北斗的電子地圖、約車軟體,共用單車、位置分享,你能更任性地說走就走、想到能到、相聚不難。便利帶來的煩惱,如共用單車亂停亂放、蓄意破壞,汽車駕駛橫衝直撞、“路怒”鬥氣,長途運營疲勞駕駛、超速越線違章行車,運用北斗,都將可識別、可定位、可監管、可處罰。大型客車、學生校車、危險品運輸車等強制安裝北斗終端,超時超速和不按規定路線行駛得到及時警示提醒,交通違章率和事故傷亡率各下降50%;設置北斗電子圍欄,共用單車的無序停放有望得到有效治理。
老人和孩子的安全與健康,維繫著億萬家庭的幸福。北斗拐杖,在老人意外摔倒等危險發生時,能第一時間發出報警信號,通知家屬和醫院及時救護;北斗手機,遇到緊急情況只需按下求救按鈕,就會立刻向相關人員、機構發送精準資訊;戴著北斗手錶的兒童,一旦離開安全區域,父母就會收到報警信號。隨著北斗技術應用的日臻完善,“老吾老以及人之老、幼吾幼以及人之幼”的理想社會,將生動展現在人們面前。
天上翱翔“北斗”星,飛入尋常百姓家。打破壟斷、更接地氣的中國北斗,將很快成為人們更貼心更便利更可靠的忠實伴侶和“守護神”。
創新引擎,潛能無限。
先進技術一旦被民眾了解掌握,就會迸發出無窮力量。在國家創新驅動戰略的引領下,北斗系統作為一項國家高科技工程,一個開放型創新平臺,日益激發出全民創業創新的巨大激情和無限潛能,特別是人們將北斗的高精度定位、高精度授時、短報文發送功能,與正在普及運用的網際網路、大數據、雲計算、人工智慧、先進智造等前沿科技碰撞融合,不斷地“裂變”“聚變”,產生巨大的科技發展和經濟社會效益。
有識之士和有慧眼的商家,紛紛投身北斗產業,加入北斗“朋友圈”,一條完整的產業鏈初具規模。在上游,自主研發的晶片、板卡、天線等核心產品配套齊全、達到世界先進水準,高精度板卡和天線銷量分別佔國內市場份額30%和90%。在中游,手持、車載、船載、機載、可穿戴等各型北斗終端、北斗產品層出不窮、琳瑯滿目。在下游,基於北斗的數據採集分析、監測監控、指揮調度等運營服務業迅速興起,在國土測繪、海洋應用、氣象水文、森林防火和智慧城市、駕培駕考、文物防護、動物保護等行業異軍突起。短短幾年,全國從事北斗開發應用的企業已達1.4萬家,從業人員近45萬,總體產值2118億元;在70多個國家和地區,吸引了大量忠實的“北斗粉”。
北斗系統的全域覆蓋、全時聯通,將推動萬物互聯時代的加速到來,一種全新的“北斗+”生產生活方式已初見端倪。“北斗+物流”,包裝可以根據商品體積重量自動選擇包裝箱,發貨可以根據地址自動分揀配送,買家可以隨時知道所購物品的行蹤軌跡。“北斗+支付”,能夠對1秒鐘內成百上千的股票、車票購買申請進行精確排隊,按序辦理;通過精確掌握車輛位置變化和時間長短,從雲端快速準確完成高速公路行駛繳費、公共場所停車收費、車輛自動充電計價等。“北斗+工作”,警察坐在指揮中心,就能通過北斗移動警務系統實現對巡邏警車和警力的精準調度,做到快速出警、就近派警;農民在家裏幹著家務逗著娃,就能通過北斗無人機在田裏播著種灑著藥;牧民坐在家中喝著奶茶聊著天,就能通過北斗項圈放牧幾公里外的羊群牛群……
“自主創新、團結協作、攻堅克難、追求卓越”——“北斗精神”厚積薄發。今日的“北斗”,遠遠超越當年的設計。明日的“北斗”,或許只受想像力限制。
在很快就將到來的美好日子,讓我們互致問候:今天,你“北斗”了嗎……
