中國北斗三號兩歲了!北斗總師解答它到底強在哪
文章來源:微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院 | 發(fā)布時間:2022-07-31 | 【打印】 【關(guān)閉】
兩年前的今天,2020年7月31日,北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開通。
“北斗三號系統(tǒng)”是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它的全面建成并開通服務(wù),意味著中國成為世界上第三個獨立擁有全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。
近日,中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副院長、北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計師林寶軍做客抖音航天創(chuàng)想節(jié)目《我的星辰大?!贰K麜沉摹氨倍啡栂到y(tǒng)”研發(fā)歷程、科普它的主要功能。林寶軍期待,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)造福全世界,讓大家都能享受來自中國的航天高科技服務(wù)。
美國人沒做成的事
中國科學(xué)家做到了
跟北斗打交道10余年,不時有人來問——這個技術(shù)就連美國都沒有,我們做得出來嗎?林寶軍坦言,這是他最難回答的問題。
在航天領(lǐng)域,衛(wèi)星采用新技術(shù)的比例一般不會超過30%。而一項關(guān)鍵技術(shù)的攻克往往要耗費十余年的努力。衛(wèi)星在軌壽命長達(dá)10多年,這意味著衛(wèi)星到了后期必然遭遇技術(shù)的“天花板”,競爭力會大大降低。林寶軍希望推動北斗衛(wèi)星跨越式發(fā)展。他不愿意被困難限制,花了時間和團隊思考其中的可行性,不走尋常路,大膽創(chuàng)新。
最終,新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星首發(fā)星使用的新技術(shù)超過了70%。此外,研制團隊只用了3年零3個月時間干了美國GPS2到GPS3的20年要干的事情。林寶軍帶領(lǐng)團隊攻堅了數(shù)十個關(guān)鍵技術(shù),其中星間鏈路技術(shù)是團隊首創(chuàng),實現(xiàn)了“一星通、星星通”,即使在地面站不足情況下,也能收到境外衛(wèi)星信號,衛(wèi)星觀測效率提高10到30倍,測控覆蓋率從30%提高到100%,解決了制約北斗全球組網(wǎng)的瓶頸問題。
在節(jié)目《我的星辰大?!防?,他深情地回憶,剛剛做星間鏈路系統(tǒng)的時候,大家都覺得不靠譜?!斑B美國人都沒做成的事情,中國團隊能夠后來居上么?我當(dāng)時就決定一定要試試看,如果一直不往前走,可能我們的北斗三號系統(tǒng)就無法像現(xiàn)在大家感受的這么好了。”
中國北斗到底強在哪里?
林寶軍此前多次表示,相較于美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯導(dǎo)航系統(tǒng),“該有的功能北斗都有,但北斗有自己的獨門秘籍。
在抖音節(jié)目里,他總結(jié)了北斗的“1+6”特色功能?!?/span>1”指的是基本的導(dǎo)航、定位、授時功能。6指的是區(qū)域短報文、全球短報文、搜救服務(wù)、星基增強、地基增強、精密單點定位等服務(wù)。后續(xù)發(fā)展將讓“1”越來越強,“6”的功能越來越豐富。
林寶軍表示短報文功能是我們北斗有,而其他系統(tǒng)沒有的功能。該功能可以簡單理解為“用衛(wèi)星信號發(fā)送短信”。他舉例,汶川地震時期,整個地面設(shè)施所有的導(dǎo)航系統(tǒng)都不好使,第一個把信息傳出來的人就是利用了北斗的短報文。據(jù)報道,美國GPS之父帕金森教授曾對北斗的這一功能贊不絕口:既能夠知道你在哪里,也能夠知道我在哪里。
林寶軍說,“漁民出海遇險時,就可以通過北斗來求救,他不僅能把自己的位置和情況發(fā)出去,還能收到回復(fù),漁民知道已經(jīng)有人來救他了,心里多踏實。”據(jù)了解,北斗三號組網(wǎng)成功后,系統(tǒng)整體的短報文通信服務(wù)完成升級拓展,既能傳輸文字,還可傳輸語音和圖片。
此外,北斗三號組網(wǎng)衛(wèi)星采用的是“一星兩鐘”,同時配置兩個氫鐘和兩個銣鐘,保證北斗的精度比世界其他導(dǎo)航系統(tǒng)高約10倍,每300萬年才會差一秒。
“北斗”背后的科普天團
據(jù)了解,林寶軍參與的這期科普節(jié)目在抖音上收獲了660萬人次觀看。一位網(wǎng)友評價,知道北斗很牛,但沒想到這么牛。近年來,越來越多的科學(xué)家關(guān)注“北斗三號”,解答包括北斗項目是怎么誕生的、它用到哪些技術(shù)、北斗如何影響我們的生活等問題。
“80后”中科院空天信息創(chuàng)新研究院研究員徐穎,擔(dān)任北斗專項試驗系統(tǒng)分系統(tǒng)主任設(shè)計師。2022年初,中國科學(xué)院大學(xué)將徐穎科普北斗的視頻搬上抖音,大受歡迎,播放量已超過7000萬。
除了開放兼容,北斗的另一個重要原則就是“自主”,所有天線、射頻、基帶、原子鐘和用戶終端,都100%國產(chǎn)化?!昂诵年P(guān)鍵技術(shù)永遠(yuǎn)求不來,要不來,只能靠自己,只有核心關(guān)鍵技術(shù)不依賴于其他國家,你才能夠叫做真正的獨立自主?!毙旆f在視頻中講到。
長三甲系列火箭被稱為北斗導(dǎo)航工程的“專屬列車”。20年時間里,長三甲系列火箭共進(jìn)行了44次發(fā)射,將4顆北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星、55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功護(hù)送升空。今年7月,原長三甲系列火箭總設(shè)計師兼總指揮、84歲的龍樂豪院士出現(xiàn)在抖音與中國科協(xié)“科創(chuàng)中國”聯(lián)合推出的知識欄目《院士開講》。他認(rèn)為北斗三號系統(tǒng)總體性能不輸美國GPS。龍樂豪稱,2035年建成的以北斗為核心的空間PNT系統(tǒng),將是我國核心空間基礎(chǔ)設(shè)施。
從物理距離來看,北斗衛(wèi)星遠(yuǎn)在離地面3萬多公里的高空,但在中國工程院院士、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任趙春江眼中,北斗就在我們身邊。在另一期《院士開講》里,他表示裝了北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的農(nóng)機可以輕松進(jìn)行施肥、噴施農(nóng)藥等工作,實現(xiàn)人不進(jìn)田就能完成農(nóng)田作業(yè)。趙春江期待“農(nóng)機+北斗”吸引更多年輕人從事農(nóng)業(yè)。
徐穎表示自己經(jīng)常被記者問到,北斗相比國外其他的衛(wèi)導(dǎo)系統(tǒng),有什么劣勢和不足?她認(rèn)為,北斗“最大的不足”就在于比GPS晚了二三十年,在應(yīng)用的成熟度和推廣的普及度上不如GPS。這正是徐穎堅持做科普的原因之一。