北斗这一名字的寓意不言而喻。自古以来,北斗七星在中国就有着极高的地位,天文历法、阴阳两极之术、五行八卦、乐律等都有北斗七星的象征与身影。而北斗三号最终全部发射完成,无疑将古代以北斗七星为行路指引的典故变成了现实。
那么,为什么北斗三号的最后一颗组网卫星发射如此重要?
01.为什么叫北斗三号
卫星导航系统是一个高精尖技术领域,从高精度的卫星原子钟、大频率无线电发射装置、超远程通讯、航天航空搭载都是会被技术封锁的重要领域技术。因此,在我国的卫星导航领域,也将卫星导航系统的自主搭建分成了三步。
北斗一号是试验系统,也可以理解为北斗项目Part.1。2000年——2007年间,我国发射了4颗试验性卫星,全部是近地静止卫星,主要目标为区域测试卫星服务,现已全部退役,不参与北斗系统的组网。
北斗二号是基于北斗一号上升级版的区域导航系统。加上北斗一号,形成20颗卫星的区域导航卫星组,当中包括8个高轨道卫星(GEO)、7个倾斜地区同步轨道卫星(GIO)、5颗中轨道卫星(MEO),覆盖中国及周边亚太地区,即使GPS不能再使用,也不影响国内的卫星导航系统。
北斗三号是全球性导航系统。自2017年11月5日至今,高密度发射了30颗卫星,与北斗二号的16颗卫星(北斗一号已退役),形成全球性的卫星导航系统。
02.北斗与GPS在技术上有什么区别
北斗使用的是三频信号,GPS使用的是双频信号。三频信号在消除高阶电离层延迟影响方面比双频信号更有优势,不仅可以提高定位准确性,还能增强数据预处理能力。在一个频率信号中断时,可切换至传统双频率进行工作,续航及扛干扰能力显著提升,GPS目前正处于双频到三频的迭代中,短期内在信号频段方面具有一定优势。此外,北斗具有GPS欠缺的短报文通讯功能。短报文容量据公开信息查询为120字,但这120字在特殊时候将成为救命稻草,不但能通过定位知道自己在哪,也能在需要求助时让别人知道你在哪,是中国卫星导航系统的独有功能。
03.为什么GPS诞生这么久了还要开发北斗
截至目前,美国的世界上第一个全球卫星导航系统GPS(GlobalPositioning System) 仍然占据全球最大的卫星导航市场,自1979年第一批Block 1型卫星发射以来,已经实现3代更迭,定位精度误差缩小到0.6米(据公开数据,北斗误差为10米)。目前全球只有美国GPS、俄罗斯Glonass(格洛纳斯)、欧盟Galileo(伽利略)、中国北斗(Compass)四个完整的全球卫星导航系统。其中,欧盟的伽利略卫星导航系统宣称为纯民用,俄罗斯宣称为军民两用。
GPS诞生后,改变了战争的轨迹与作战方式,原先的战争需要大量的人力,热武器,牺牲多,消耗大,也容易诞生反战情绪。据美国军方统计,一个战死于前线的军人,将会直接及间接使120个人产生反战心里及对政府发动战争的抱怨,而有了GPS后,就诞生了我们常听见的一些战争名词,如“斩首行动”、“精确打击、“外科手术般的打击”等。这一切,都离不开GPS的精准定位。
GPS系统隶属于美国空军,在最初开放民用时,仍然使用信号干扰,致使定位误差最多可达近120米,主要集中在0-40米。新千年后,为了与俄罗斯的格洛纳斯(Glonass)卫星系统进行竞争,争夺导航市场,才去掉信号干扰。
从图中可看出,2000年5月2日早上6点,GPS取消信号干扰后,定位误差立即缩小到非常小的地步。
换句话说,如果美国军方选择在与某国开战前停止对该国军方的GPS服务,甚至干扰或发送错误的定位信息,则两国还没开战就已经输了,无论是导弹,战斗机,都会变成废铁,作战部队在战场就是睁眼瞎,而美军能够以上帝视角看到底下的敌军。
今年1月8日,乌克兰国际航空公司一架波音737-800客机从伊朗首都德黑兰前往乌克兰首都基辅,起飞不久后被伊朗军方“非故意”击落,机上176人全部遇难。此前既有消息说,伊朗军方的导航系统出现问题,“误定位”了乌克兰客机,无论事情是真是假,导航定位信息的重要性不言而喻。
即使从民用或科学角度来说,GPS也有巨大的意义。无论是极地冰川、深山老林等地的科研,大地震通讯中断的救灾抢险,都离不开定位导航系统。GPS的定位信息收集,也能帮助分析一国的经济活动,人口迁移等趋势。
在2008年汶川地震中,北斗可谓战功赫赫。在众多GPS通信设备失灵后,北斗手持终端机和位于北京的卫星导航定位指控中心保持了顺畅的沟通。
往近了说,短期内将会实现的各种可穿戴设备,无人驾驶等领域,一样离不开导航定位,人开着车还能靠大脑来定位路线,而车子如果没有导航,连自己在哪都不知道,完全无法实现无人驾驶。
而这些,如果都能掌握在北斗手上,不被GPS系统掌握,甚至北斗被他国使用,掌握他国的同步信息,无疑在战略上、经济上,都有重大的意义。
2020年6月23日星期二 9点43分后,第五十五颗北斗卫星升空后,标志着中国比原计划提早了半年完成卫星组部署。
一波三折,玉汝于成!