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探秘我国斗极导航卫星:最高秘要到民用历时20年

发布时间:发布时间:2023-02-03 04:07:05   来源:环球体育注册

  发布时刻:2011年06月20日 17:23进入复兴论坛来历:我国新闻周刊

  约四十年前,美国军方开端了被称作“全球定位体系”(GPS)的研发。现在,在我们头顶上空约2万公里处的中地球轨迹,GPS体系布置了24颗卫星,地上站对这些卫星的信息数据进行捕捉、处理、解码,并将有关信息发至用户终端机——这样,GPS给全球供给准确的定位、测速和高精度的时刻规范。

  现在,GPS在我们日子中已然不行或缺——飞机、轿车、船只用它来导航;公安、金融、消防部分用它来监控、报警;而不少路痴朋友们驾车出行,也往往得有它来壮胆伴行……

  在GPS占有95%我国卫星导航定位商场的今日,一种幻想难免令人经常不安——假定在要害时刻美国人关掉GPS,或许在上面“动点四肢”,我们的战略兵器怎样办?我们的飞机怎样办?我们的路痴们怎样办?事实上,这现已不只是幻想与忧虑,而是已有先例可循——1996年台湾海峡局势严峻的时分,我国戎行的一次大规划军事演习便曾遭到过GPS信号中止的搅扰。

  依据上述忧虑,世界各大国与国家集团开端考虑对策,由此诞生了俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略等等卫星导航定位体系。从上世纪80时代末开端,有备无患的我国科学家们也开端致力于研发我国自己的“GPS”。其时,经济基础薄弱的我国,太空愿望还很细小和低沉。这个被命名为“斗极”的方案,诞生之初并未着眼于全球。

  开端,我国科学家陈芳允提出了与GPS不同的双星定位理论,用以处理在资金困难时期构建巨大体系的难题。斗极这一雄伟方案,就这样在总参测绘局招待所三层一间狭小的作业室里悄然开端了。凭着我国人探究精力与务实情绪,斗极方案历经弯曲,厚积薄发,总算,在2000年,榜首颗斗极实验卫星得以发射进入太空轨迹。

  时至今日,斗极体系现已成功发射了7颗卫星,愿望也在逐渐饱满强大。依据其时的方案,斗极体系估计到2012年共发射12颗作业卫星,完结服务规模掩盖亚太区域的方针;到了2020年,斗极将发射5颗停止轨迹卫星和30颗非停止轨迹卫星,成为一个向全球供给服务的卫星导航体系。

  从开端的“最高秘要”,到今日向民用商场推行,斗极方案现已走过了二十多年,而它的故事仍然鲜有人知。近来,《我国新闻周刊》独家采访了斗极方案开端的参与者以及中心科学家团队,揭开它的奥秘面纱。环绕这个巨大的太空方案,我们向读者叙述斗极团队的传奇故事,解析它在军事和民用范畴的价值,一起也呈现它所面对的美丽与忧患并存的远景。

  从北京北三环一个一般招待所三楼那个粗陋狭小的“游击队”作业室,到今日众多世界中七颗斗极导航卫星,斗极方案见证了我国航天事业的抱负与波折,艰苦与荣耀

  71岁的卜庆君有一个半旧的簿本。他小心慎重地翻开,拿出夹着的一页报纸,“你看看这是不是美国和我国商洽的那一篇?”假定不戴眼镜,年逾古稀的卜庆君没办法看清报纸上的文字,可是凭借着剪报的形状,他仍旧记住上面的内容。

  这些剪报都是关于斗极导航卫星的报导,重新卫星发射成功到中美商洽,他都逐个剪下,收藏起来。

  四分之一个世纪之前,我国的科学家开端研发我国自己的卫星导航体系。后来,这个由我国自主研发的导航体系被命名为“斗极”。这一方案从开端的“最高秘要”,直到现在逐渐推行为民用,现已走过了20多年。从前的主力科学家现已成为白发苍苍的院士,斗极体系的理论创始人也现已故去。

  在这20多年中,卜庆君从我国人民一位顾问生长为总顾问部测绘局局长,再成为现在的退休白叟。作为项目创始人之一,他关于20多年前的作业浮光掠影。

  1985年,卜庆君受邀参与了在华盛顿举办的“GPS全球定位体系世界运用研讨会”。

  “那个会议是在1985年的4月15日到18日。”尽管现已曩昔二十多年,卜庆君仍然清楚记住详细日期。动身之前,学地理大地专业的卜庆君现已了解GPS的功用和打开状况。可是,外国专家在会议上的讲话却让卜庆君进步了警觉。

  美国的GPS体系诞生于1973年, 由美国国防部安排研发。在那次研讨会上,除了介绍GPS的远景和用处,美国军方告知与会者,GPS的编码分为军用和民用两种。在特别状况下,为了确保国家安全,军方会采纳三种办法应对紧迫状况:榜首,下降对方的导航精度;第二,随时改换编码;第三,进行区域性办理。也便是说,通过以上三种办法,美国军方能够约束国内外用户对GPS的运用。

  “这些都是在会议上揭露说的。我了解这些之后,就觉得假定我们依托这个,那我们不是要受制于人吗。”卜庆君对《我国新闻周刊》记者回想。

  依据把握的状况,卜庆君编撰了一份陈说,其间写道,“关于GPS的打开和运用要盯梢研讨,与此一起要打开我国自己的卫星导航体系。”

  就在同一个月,卜庆君受邀参与了其他一个学术研讨会。我国科学家陈芳允在会议上作了一个在其时听来十分新颖的讲演——“运用两颗卫星就能够处理地上定位问题”,后来被概括为“双星定位”。卜庆君在会场里坐着,遽然意识到这好像能够用来打开我国导航体系的研讨。他找到时任国防科工委副主任沈荣骏,叙述了自己的主意。两人一拍即合。

  得到鼓舞的卜庆君直接去往陈芳允家里。在阐明自己的来意之后,陈芳允告知他,“其实我们自己现已研讨了两年。”作为闻名的电子学专家,陈芳允和其他搭档两年来的研讨成为了日后“斗极方案”的奠基理论。

  在初度沟通之后,陈芳允开端为卜庆君介绍对此理论有所研讨的科学家。他们在北京黄寺邻近的一家宾馆安排了一次理论阐明会。“我们都觉得能够,我们就决议开端准备可行性证明。”卜庆君说。

  第二年3月,卜庆君起草陈说恳求国家发动双星定位体系的研讨。一个月后,由国家主管部分举办了可行性证明会。“参与会议的人还真不少。铁道部、电信局、交通部、林业局都去了。”卜庆君口气一转,“可是,支撑的很少,仍是泼冷水的多。”

  人们提出了三个质疑:榜首,已然有GPS,为什么我们还要搞这个双星定位?第二,我们的技能水平能否到达?第三,我们有没有这个经济实力?

  “我们说的的确都是实际问题。从这开端到后来的很屡次评论,都有不同定见。现在回头想想,我很感谢这些定见,让我们有必要很慎重。”卜庆君说。

  与会者的质疑并非没有道理。美国GPS体系自1973年开端研发,现已消耗上百亿美金,而且许诺向全球供给服务。而此刻的我国,走出文革尚缺少十年,国民经济仍在窘迫之中,人力物力奇缺。

  会议进行了火热乃至是剧烈的评论、争辩,终究,世人从国家战略和特别时期国家安全的视点,认识到自主研发导航体系的重要性,以及卫星丈量手法对国防制作、科研发作的重要含义。很快,参与研发的团队列出了17项严峻原始实验专项。

  在这之后,从1986年直至1994年的八年时刻里,这些科学家一向静心于理论的推演和专项实验。

  “其实卫星就适当于从前交兵时分的音讯树。在一个高地上种棵树,有日本鬼子来了,人们就把那棵树拽倒,其他一边的人就都能看见了。”斗极导航体系工程总师、被誉为我国“卫星之父”的科学家孙家栋对《我国新闻周刊》记者说,“这便是信息传递。卫星其他还有两个功用,即信息获取和导航。”

  卫星导航是这些用处中最为杂乱的问题。依据科学家的核算,假定环绕着地球发射24颗卫星,构成三个不同的轨迹面,编织成一个网络,那么不管何时何地,人们都能一起看到四颗星。美国GPS体系的研发便是依据这个原理。

  而与此不同,我国科学家陈芳允所提出的双星定位,是只用两颗卫星即可完结最根本的定位功用。“这是依据我国自己的需求和经济实力设定的,”孙家栋说,“其时的我国刚刚改革敞开,经济实力不行。而且,其时也不需求规划出针对全球的体系。”

  所以,科学家们开端致力于研讨只用于我国本乡的卫星导航体系。自从1986年的会议上人们到达一起之后,导航项目的研讨就开端各自向不同部分请求科研经费。可是,斗极方案的正式立项,一向比及1994年。

  1994年,一切的前期证明作业根本完结,专家团开端编撰立项请求。由于丈量便是定位方向,这个我国的导航方案被命名为“斗极”。

  遇到的榜首个阻力,是从研发之初就困扰着科学家们的经费问题。1995年,有关部分向国务院陈述斗极方案。国务院其时对此方案作出了指示。“指示说,这个方案很重要,但也说钱或许没那么多,是不是能够考虑先搞预研。”卜庆君对《我国新闻周刊》记者回想。

  所谓预研,是指国家划拨少量金钱进行测验性预先研讨作业,而并不能供给富余资金确保项目的完结。

  得知这一指示后,卜庆君坐不住了。当天晚上,他给国家主管部分领导打了一个电话。在电话里,他恳切地说,“我们可不能再搞预研,这个项目现已走到这一步了,假定搞预研就等于把这个项目毁了。”

  王统业这位领导在电话里劝他不要着急。两天之后的领导例会上,他将卜庆君在电话里的主意说给我们,我们协商之后觉得仍是应该极力请求正式立项。

  彼时,我国其他两个卫星方案现已确认,两个方案别离有一颗备份星方针。通过协商,我们决议将前两个方案的备份星方针分给斗极方案运用。“我们和两个卫星方案团队屡次协商,假定你们打(卫星)成功了,备份星就不需求了。打不成,你们还得持续找问题呀。所以,就先给我们用好了。”我国卫星导航的开拓者和奠基人之一、斗极方案工程副总师谭述森笑着对《我国新闻周刊》记者回想说。

  这样的腾挪就使得斗极方案的开端立项不再需求独自划拨资金,这个重生的卫星导航方案总算得以正式立项。此刻,美国的GPS体系现已走过快二十年,全体体系现已完结布网,正式开端向全球供给服务。而俄罗斯自己研发的格洛纳斯导航体系已在制作傍边。

  从1985年进行证明开端,我国航天科技集团五院就一向担任着斗极方案中卫星方面的规划作业。而当斗极方案正式立项之后,正好赶上航天飞船“神舟”方案开端上马。这样一来,使命一会儿加剧。在此布景下,相关部分期望将斗极方案的作业迁往上海。

  “这也是1995年下半年的事。这一年啊……”回想起那一段往事,许多当事者都难免叹口气。其时,这个调整并未与总参测绘局协商。卜庆君知道之后,直接给时任副总顾问长的秘书打了一个电话,“你跟曹副总长陈述一下,不能容许这个调整,要不就把方案毁了。”之后,卜庆君又直接找到,陈说迁址之弊,争夺首长的了解支撑。

  迁往上海的方案终究没有施行。此刻,相关专家现已接连被调往北京。可是,这些研讨众多世界的科学家乃至没有一间适宜的作业室。“其时房子很紧,来了人都是打游击。”斗极体系副总规划师谭述森说。斗极方案开端的作业室,就建立在总参测绘局招待所的三楼。

  “连我现在这作业室的一半巨细都没有。”谭述森指着自己40平米的房间说。他就任的时分,作业室总共五个人,狭小的空间内只能迁就容下作业桌。

  匮乏的不只是作业设备,还有人才。卜庆君从前与哈尔滨工业大学的校长商议,期望对方能为斗极方案供给几个博士生。对方十分直爽,“你去挑人,他们乐意去,我就放人。”卜庆君赶忙派人到哈工大,每个前来应聘的博士生都会问两个问题,“待遇多少?能处理住宅吗?”

  而就在他们与博士生洽谈的一起,广东一家企业前来招聘,待遇是月薪五千,另供给一套住宅。一个月之后,卜庆君的部下一个博士生都没有招到,只需四五个本科生乐意前往北京。

  领导觉得有必要处理住宅问题,否则没有办法招引人才。所以,一方面开端着手盖宿舍楼,另一方面开端跑到北京市规划局,提出建立斗极方案总站需求用地。规划局很大方地表明,“你们是保密单位。顺义那儿要哪块,我们来安排。”主管领导表明太远,不满意。对方又说,“那就沙河以北,哪块都能够。”

  “其实我早就都看过了,就选好了上地。”现在,卜庆君对《我国新闻周刊》记者笑呵呵地回想。可是,上地邻近现已完结了规划,无法更改。卜庆君就与坐落上地邻近的航天城的担任人和谐,在共用水电的状况下,划拨出了邻近的两块土地作为作业区和日子区。

  记住那是1997年1月16日,间隔新年还有三天,斗极地上中心的基建经费也终究敲定。

  就在决议方案指挥层为这个项目奔波的一起,斗极研发团队的科学家也一向在进行着自己的作业。他们为自己定出的方针是“保八争七” ——榜首颗卫星的发射时刻确保在1998年,争夺提前到1997年。

  由于斗极体系的奠基理论为双星定位,那么地上上的第三个点就需求有准确的地上高程,即地上凹凸散布的准确数据。关于科学家来说,这个高程数据是一个极为巨大的数字化工程。“我们有三十年海量的测绘材料,但这些材料都是纸质的,有必要悉数数字化。”总参测绘局一位资深专家回想说,“这就需求功用强大的核算机。但那个时分,具有这样的核算机都很困难。”

  在总参测绘局局长袁树友少将的回想中,这项巨大的数字化工程是从1996年开端的。“那时分我们的银河核算机也满意不了需求,专家仍是主张购买国外的设备。”袁树友对《我国新闻周刊》记者说。终究,巨型核算机引入了斗极方案。

  在斗极体系准备之初,这些早已了解GPS的科学家为自己提出要求。“导航精度要高,要有自己的立异。”斗极体系副总规划师谭述森说。他所指的立异,是指斗极体系独有的、GPS不具备的短报文通讯功用。

  “这120个字的短信功用有时分十分重要,用户之间能够互相联络。比方汶川地震的时分,一切通讯都断了,救援队就依托这个功用。”一位院士专家照实对《我国新闻周刊》说。

  除此之外,科学家们还拟定了导航反响的规范,在5秒之内有必要有所反应。“其实5秒都会觉得时刻长,我们有必要从用户的视点动身。假定过了几分钟没有导航显现,那你必定以为这机器坏了。所以从一开端,我们这拟定了5秒的规范。”谭述森说。

  为了到达这些规范,斗极卫星发射时刻推迟了两年。直到2000年10月,斗极导航体系的榜首颗卫星才正式送入轨迹。而在此六个月之前,斗极体系的理论奠基人陈芳允现已因病逝世。

  “他逝世的时分,我去他家了。唉……”卜庆君白叟叹了口气。陈芳允终究没能看到自己的理论成为实际。

  时隔两月,第二颗卫星成功发射。此刻,从提出理论,到发射卫星上天,斗极方案现已走过15年。

  在开端的双星定位理念完结的一起,斗极总师孙家栋开端把自己的忧虑摆上桌面。“其时就忧虑假定两颗星傍边有一颗坏了怎样办。我就觉得这个问题很为难,不管怎样也得向领导陈述。”孙家栋对《我国新闻周刊》记者回想。所以,通过请求,又补发了两颗备份星。而在一切都看似顺畅推进的时分,费事再次来临。斗极一期和二期之间联接的一颗卫星发射成功之后遽然悉数断电,彻底作废。为此,研讨团队紧迫拟定了一个名为“泰山方案”的方案,这样的作业一向持续到当年年末,以确保斗极方案一期和二期的顺畅交代。

  2003年12月开端,斗极体系正式注册开端向国内用户供给服务。作为丈量技能手法,尽管现在斗极体系的运用还远不如GPS相同完善,但以往一向依靠于GPS授时、导航的用户,开端多了一种挑选——而这从久远来说,不管是从国家战略层面,仍是在经济利益层面,都具有重要含义。

  2007年2月,斗极二代证明会举办,现已退休的许多领导仍到会参与。会议上,专家评价后宣告,当12颗卫星布网完结后,斗极体系的年产量或许到达500亿。

  现在,我国戎行的导航和授时办法现已逐渐由GPS向斗极转化,而金融、电力、渔政和森林防火等民间范畴也逐渐测验运用斗极体系。2010年12月18日,斗极体系成功发射了第七颗卫星。现在,斗极体系进入了卫星发射布网的高峰期。按方案,到2020年,斗极将与GPS相同,成为一个向全球供给服务的卫星导航体系。为人类贡献了“司南”的中华民族,通过斗极方案,进入了定位和授时的宇航时代。 ★

  2010年11月16日,第八届我国世界航空航天饱览会在广东珠海市开幕,代表“斗极导航”工程的六合一体卫星运转沙盘在展会上露脸。

  同世界其他大国相同,卫星导航等许多高新技能往往源于军事,最早用于国防,而终究将首要在民用范畴显现其商场价值。我国斗极体系建成往后年产量可达近千亿元,但要在现已被GPS独占的商场后发先至,则并非易事

  美国GPS体系的研发始于1973年,而卫星导航技能引起广泛重视,则要到近二十年往后的海湾战役中。其时,美国的飞机、导弹、水面舰艇等依托GPS这一撒手锏,发动起一场各军兵种集团作战的战役,向全世界诠释了现代战役的内在和规矩。

  跟着GPS向民用敞开,它所蕴藏的巨大商机被开掘。近年来,我国的卫星导航工业打开敏捷,但95%的运用都是建立在美国GPS之上。“假定一旦世界联络生变异或产生战事,连累中美联络,美国封闭掩盖我国区域的GPS信号,效果将无法想象。”总顾问部测绘局局长袁树友少将对《我国新闻周刊》说。

  这早有先例可循,斗极卫星导航定位体系发起人之一、国防科工委原副主任沈荣骏院士告知《我国新闻周刊》,1996年台湾海峡局势严峻的时分,我国戎行打开了一次大规划军事演习,在要害时分,发现GPS信号遽然中止。通过专家查询剖析,结论是人为构成的信号中止。

  “他们搅扰你一下,在你的上空加一颗卫星让你打禁绝,或许让你根本就收不到信号,这是能够做到的。”中科院院士杨元喜对《我国新闻周刊》说。他进一步指出,我国在这方面的安全隐患十分显着,“我们的电力部分用的是GPS,我们的银行体系、交通体系、电力部分、网络部分、Email用的满是GPS,只需美国人略微做一点四肢,我们的体系就或许悉数瘫痪。更不必说是战略兵器,只需人家把时刻略微调整一点,我们的兵器就或许同步不起来,会构成巨大失误。”

  《我国新闻周刊》记者造访的许多专家,简直都着重一点:事关国家中心利益的战略部分如军事、金融、交通、电力等部分,必定要用我国自己的斗极体系。

  大约从2004年开端,斗极体系逐渐在我国军事部分推行运用。其间一个最典型的比方,是前几年的一次反恐举动,即在喀什区域清剿一个恐惧训练营。“新疆军区领导说,他们其时靠的是两个东西,一个直升机,另一个便是斗极。那个地方地势很杂乱,这两样法宝协助他们处理了问题。”我国卫星导航运用办理中心副主任杨宝峰告知《我国新闻周刊》。

  据杨宝峰介绍,现在,斗极体系运用于戎行兵器,通过该体系进步这些兵器的精度。此外,斗极还广泛运用于边防巡查傍边。“比方新疆的边防团,他们出去巡查其他能够不带,但斗极有必要带。通过斗极体系,指挥所能够随时监测掌控状况。”

  尽管我国戎行越来越多地运用斗极体系,但尚未达至“强制运用”阶段。“由于我们有些装备是从国外进口的,本来的体系就带有GPS。往后,会逐渐从约束过渡到约束、制止。”杨宝峰说。

  但他也指出,研发能够兼容各种体系的用户机将是一个趋势,“我们不彻底扫除GPS、格洛纳斯,或许伽利略在我国的运用,由于每个体系都有它本身的弱项。所以,我们方案研发一种兼容的用户机,既能接纳斗极的信号,又能接纳其他体系的信号,这对我们来讲也是一个十分好的运用办法。但我们也要着重独当一面性,即在GPS出问题的时分,我们的斗极不受搅扰。”

  与其他体系的运用功用比较,斗极一个最具特征的优势是它的短报文通讯功用。也便是说,运用GPS能够确认自己的方位,但不能把自己的信息传达出去,而斗极体系通过独有的短信功用,能够向有关方面传达信息。“比方在战役中,通过这一功用,我们不只知道自己的方位,还能向友邻和上级陈说我们的方位和时刻校准等数值。用我们测绘的言语来讲,便是时刻基准和空间基准的问题,这对作战来讲是十分重要的。”总参测绘局袁树友局长说。

  2003年,斗极体系运用主管部分上报国务院和,主张同意斗极体系向民用范畴供给服务。

  “戎行和国防运用的数量相关于体系的民用数量来讲,简直是小巫见大巫。斗极全球体系建成之后,民用将占有斗极体系用户总量的95%以上。”斗极体系总工程师孙家栋院士告知《我国新闻周刊》。

  据我国卫星导航运用办理中心常务副主任赵康宁介绍,现在,斗极的用户以集团用户为主。除了国防部分以外,渔政、水文测报、交通运输监控和森林防火部分是斗极的首要用户。在这些部分里,斗极体系的运用占到30%左右。

  由于斗极的特色,特别是其短报文通讯的功用,特别得到渔政、水文监测和森林防火部分的喜爱。“现在南海、东海等渔政部分自动抛弃了GPS,而悉数改用斗极了。为什么不必GPS呢?GPS只能告知你地址方位的经纬度,而在海洋里,光知道经纬度含义不大,周围都是海。但假定运用斗极,假定有飓风,渔政部分就能够告知一切渔民;而假定一艘孤单的渔船在茫茫大海上呈现风险,也能够通过斗极发短信求助,渔政体系能够当即告知你离你最近的渔船在什么地方,最快的救援需求多长时刻等等。”赵康宁说。

  由此可见,斗极体系的优越性在抢险救灾时特别杰出。事实上,一般百姓榜初次听闻斗极体系的姓名,多是在2008年汶川地震期间。其时,在基础设备损坏、通讯中止的状况下,我国卫星导航运用办理中心为救援部队紧迫装备了一千多台“斗极一号”终端机,完结了各点位之间、点位与指挥部之间的直线联络,为指挥救灾发挥了重要效果。赵康宁首率救灾小分队跑遍北川、绵竹,“斗极短信快报”使不计其数人获救,至今他一向感慨万千!

  除了导航、通讯以外,斗极的一个重要功用是授时。在军事范畴,联合进犯炸弹之所以能够准确地打击方针,是由于其通过卫星定位和高精度授时来对方针进行多维确认。而在民用范畴,精度授时的概念则对金融和电力部分特别重要。

  “我打个比方:假定我们借美国2000亿美元,应该今日的零点之前还,但假定我们在零点零一秒还,一天的利息会是一个巨大的数字,差一秒即丢失许多钱。”杨元喜院士如此描述精度授时的含义。

  而在电力部分,“假定电力传输设备运转时刻不同步,轻则运转设备失控,影响正常输供,重则构成整个区域电网瘫痪。”国智恒电力办理科技公司董事长吕建光告知《我国新闻周刊》记者,“而且,由于时刻不同步,很难及时排查事端原因。”

  现在,我国电力职业接纳GPS授时信号是免费的,GPS授时终端价格低廉,可是,“免费午饭”意味着美国不许诺对任何运用所产生的问题担任。2007年,曾有某省电网公司对其担任区域的电网GPS授时设备进行检查,发现设备完好率缺少60%。为了处理这个问题,我国卫星导航定位运用办理中心牵头,联合相关企业自主研发了一个“斗极电力全网时刻同步办理体系”,这一研讨效果正在国家电力电网中推行运用。

  在2007年2月斗极二代的证明会上,专家证明以为斗极体系建成往后,年产量可到达500亿元。可是,在被 GPS独占的民用商场,斗极的推行必定是一个缓慢的进程,急需破解工业困局。

  “在全球四大卫星导航定位体系中,斗极体系的制作阅历弯曲,但厚实稳健,有着自己“三步走”的打开战略。首要处理我国卫星导航定位体系的有无问题;然后是完善体系功用,扩展作业区域;终究建成我国特征的全球卫星导航定位体系。可是比较较而言,斗极体系还很年青,有许多路要走。”总参测绘局局长袁树友局长坦而言之。

  国防科工委原副主任沈荣骏院士告知《我国新闻周刊》,斗极卫星导航实验体系在1994年立项时,体系的规划最大用户量为80万。而自2003年12月15日,榜首代斗极导航定位体系建成并正式注册运转以来,累计用户数量刚打破7万,这个数字还不到规划容量的十分之一。

  全体用户数量少是困扰斗极体系运用的首要原因之一。“在全球四大卫星导航定位体系中,斗极体系的制作急需破解工业困局。”总参测绘局局长袁树友少将表明。

  适当一部分人抱怨斗极体系的终端价格昂贵,而GPS终端物美价廉。事实上,GPS的终端之所以越来越廉价,便是由于用户数量不断上升推进GPS的工业化。

  “上世纪90时代中期,李嘉诚先生的儿子李泽楷先生特地从国外带过来送给我们GPS车载终端,索尼牌的,价格高得不得了,按其时的汇率核算,一台要5万元左右。依照现在的物价核算,我们能买多少台斗极啊?”沈荣骏说,“现在为什么GPS终端廉价了?用户多了嘛!现在全球的GPS用户数以亿计,我们斗极才多少的量啊?”

  用户数量和终端价格是一对对立,此长彼消,不但影响价格,还直接决议了终端机的巨细和样式。跟着用户的不断添加,斗极体系也有了手持机,挨近手机巨细。

  “从技能上来讲,其实还首要是产品化的问题。就像电器、手机那样,假定要做得很小、很精密,我们在工艺上还有间隔。斗极的终端机要像GPS做的那么小,或许还有一个进程。”赵康宁说。

  业界人士的一致是,斗极的运用推行,需求方针和商场的两层尽力。“政府应当加大方针支撑力度,拟定相关职业方针和工业规范。”孙家栋说。

  我国的斗极体系,是上世纪80时代才刚刚施行的航天工程。“特别是2003年,斗极一代体系正式注册服务以来,跟着体系运用规划的不断扩展,逐渐需求在国家的层面,要有一致和谐安排的机制和组织,以习惯敏捷打开的卫星导航定位工业。”沈荣骏院士很坦白。

  “斗极体系终究要走向商场,”杨宝峰说,“我们要发射35颗卫星,出资600亿元,这么大的投入,是需求商场支撑的。”他以为,斗极体系的运用在国内商场应占到70%以上才算合理,而要到达这个方针并非易事,需支付巨大的尽力。

  现在,GPS的ICD暗码和接纳技能向全世界揭露,世界各地厂商随时能够制作GPS接纳器,GPS不必投一分钱就能够敏捷抢占商场。而斗极的ICD码未揭露,厂商要出产接纳机,有必要到有关部分请求,这也就在必定程度上约束了用户的添加。多头监管带来的内讧,无疑也是体系之痛。

  可是,假定ICD暗码揭露,也或许导致国外厂家首先研发斗极终端机芯片,对刚刚起步的斗极体系民用开发厂商将是个不小的冲击。

  怎样权衡此间的纠结与对立,是摆在斗极体系面前的一个应战。这一应战在2012年前后将显得尤为杰出。

  跟着斗极体系的不断扩展,这一巨大体系的办理作业也日渐深重杂乱。美、俄均建立了专门的高层组织,和谐办理卫星导航定位与授时,由军方直接办理着卫星导航体系。美国GPS体系即由国家天基PNT履行委员会一致办理,该委员会由美国国防部和交通部一起掌管,隶属于白宫,直接和谐国务院、内务部、顾问长联席会议、商务部、疆土安悉数、国家航空航天局等部分。

  “我们也需求在国家层面,组成高于现有各个相关部分的组织,以习惯敏捷打开的卫星导航定位工业。”沈荣骏坦言。★

  2010年12月17日,第7颗斗极导航卫星发射前的星箭对接。12月18日,第7颗斗极导航卫星成功进入太空。

  作为导航卫星范畴的新兵,我国的斗极方案在面对世界竞赛的一起,也要运用规矩寻求打开与协作

  在美国人发射首颗全球定位体系(GPS)卫星32年后,由我国人制作的全球卫星导航体系总算来到了发动的前夜。

  可是,斗极体系面对的却是一个逐渐拥堵的轨迹空间,这儿遵照的是先来后到、对号入座的游戏规矩,简略的森林规律并不能为世界成员争夺更多的轨迹资源。面对人类共有的外太空资源,兼容、互通的轨迹频率才是完结全球导航真实无盲区的处理之道。

  这些“星座”由各国的数十颗卫星组成。它们像图钉相同被准确地“钉”在地球上方的方位上,随地球自转。由于要在任何时刻掩盖地球的恣意旮旯,一套正常运作的导航体系需求24颗卫星才干够满意全球用户的需求,因而中地球轨迹规模内近年来一向比较拥堵。

  现在,这一轨迹中就包含了人们熟知的美国GPS全球定位体系。它遍及全球的24颗卫星占有了间隔地表20200公里处的6条“黄金轨迹”,适当于坐上了头等舱。今日,地球上的恣意地址均被4颗GPS卫星一起掩盖,并能够被卫星即时确认、追寻,和好莱坞影片中的情节相同。

  但GPS并非现在仅有正在运转的导航体系。由前苏联发动的全球导航卫星体系格洛纳斯(GLONASS)的24颗卫星和GPS“星座”呈首尾相接,排列于距地上19100公里的轨迹。通过多年修正,浓缩了俄罗斯人宇航技能精华的导航体系现在也足以掩盖整个地球,而且俄罗斯仍在投入资金强大其导航卫星部队。

  就在美、俄两国占有导航卫星区域半壁河山的一起,首要工业国家也在逐渐完结其对太空导航资源的占用,就连一部分没有完结导航技能打破的国家也不甘落后,方案于近年发动各自的导航体系,太空必然愈加拥堵。

  现在,我国的斗极体系已有7颗卫星处于中地球轨迹之内,而欧盟主导的“伽利略”体系(Galileo Program)亦有2颗实验性卫星在运转。

  一些致力于区域导航的国家也在举动。由日本开发的“准天顶”卫星体系(Quasi-Zenith Satellite System)已于本年9月发射了榜首颗卫星,它将用于日本本国的导航。印度区域导航体系的首颗卫星也开端方案于2011年年末发射。

  各国导航体系的规划师们深知,通过30多年的开发,轨迹中用于安插导航卫星的方位资源已十分有限。可是,他们仍然有必要费尽心机想出新办法,为本国的卫星们找到安稳的休息之地。

  “任何一个导航体系,独自运转起来都是软弱的。现在,各国的导航体系的牢靠性仍然不行高,导航卫星仍然简单遭到天然或人为的搅扰。”多年参与世界导航协作作业的科技部国家遥感中心副主任景贵飞对《我国新闻周刊》表明,“可是,每个国家都需求本国运用的导航体系是牢靠的。”

  由于各国对导航体系牢靠性的要求极为苛刻,尽管美、俄两大体系现已在全球规模运转,可是具有一套独立卫星导航定位体系,哪怕其功用只是区域性的,对本国的军事、交通、通讯等方面来说仍然要害。由于一旦主导国家的卫星导航定位体系产生改变,作为用户的其他国家就或许遭到极大影响,乃至连自己的兵器都或许失效。

  由于中地球轨迹的资源有限,先到位的导航体系,便占有轨迹方位最佳、发射频率最安稳的空间,适当于占有了战略高地。

  导航卫星的先行者GPS先到先得。美国人的24颗卫星得以均匀地广泛散布在6个轨迹面上,每颗卫星均间隔地上约1.7万公里。这套体系的卫星能够为地球上恣意地址接连发射固定频率的信号。只需一般用户装有便携式接纳机,不管身处陆地、海上仍是空中,都能收到GPS全球一致的固定信号,民用信号的定位精度是10米。

  近年来,GPS通过屡次晋级,它的军事作战特色让其在兵器授时、即时追寻等要害技能方面具有绝对优势。到现在,GPS仍是世界上公认的最为老练和完善的全球卫星导航体系。

  实际上,GPS的绝对优势还体现在它的世界商场占有率,世界上绝大多数用户依靠的仍是GPS的24颗卫星。而我国的许多厂商都依据GPS的参数和接口出产接纳器,销售给国内外的用户。尽管GPS不为我国的厂商出资一美元,却有我国境内的许多座工厂为其制作终端。

  而在导航技能专家眼中,假定参阅GPS体系作为职业领头羊建立的“高规范、严要求”,其他各国导航体系与之还有“若干数量级”的间隔。现在,各国只能在美国人占有的轨迹资源以外的太空区域布局各自的导航体系。在资源现已十分有限的状况下,各国的腾挪空间也微乎其微,在必定的规划规模内打开“近身肉搏”成为仅有挑选,所以各国体系的好坏已并不显着。

  作为与GPS一起支撑世界导航体系的俄罗斯格洛纳斯体系,它的24颗卫星散布规模就狭隘许多,只是占了3 条轨迹上。这种空间布局相对GPS更检测科学家的脑力。

  俄罗斯科学家想出的办法是,由于与GPS的轨迹平面相差仅1000公里,所以格洛纳斯需求采纳与GPS不同的卫星发射频率。而这样的差异恰恰能够让格洛纳斯进步对高纬度区域的掩盖,并进一步避免整个卫星导航体系一起被敌方搅扰。

  可是,上世纪90时代的运作失效,摧毁了用户对格洛纳斯的决心。在前苏联崩溃后,俄罗斯下滑的国民经济让国家失去了保护其导航体系的才干。在2001年之前,简直三分之二的格洛纳斯导航卫星由于失修沦为太空废铁。所幸俄罗斯近年来加强了对其导航体系的保护,失效的卫星现在也逐渐康复运用,俄罗斯还将投入数十亿美元用于体系的晋级。作为俄罗斯的战略协作伙伴,印度也参与到了该体系的出资中。

  但格洛纳斯的不幸仍在持续。2010年12月5日,从俄罗斯拜科努尔发射场升空的三颗格伦纳斯导航卫星在升空后偏离轨迹,坠落在太平洋。俄罗斯总统梅德韦杰夫在不久前的国情咨文中曾表明,格洛纳斯导航体系应在年末布置完结。现在看来这已成为不或许彻底的使命。

  “格洛纳斯体系仍是很值得重视,可是各国在看到它阅历了‘过山车’式的打开后,对这套体系缺少满意决心,这一点关于体系工程的远景是不小的费事。”景贵飞说。

  此外,为了优先确保军事用处,格洛纳斯体系现在对外敞开的民用信号的定位精度仅为30米,这与GPS体系和斗极体系有较大间隔,这一下风使格洛纳斯在与其他导航体系的世界商场竞赛中处于下风。

  提到导航定位的精度,现在没有任何体系能够和处于施行阶段的伽利略体系相媲美。该体系确认的全球定位精度要比GPS还要准确10倍,差错可到达1米以内。就连我国的导航技能人员也赞赏其规划的完美程度。

  “伽利略规划得太完美了,比GPS强,比斗极强,但这样一来它的技能就十分杂乱。要把它的功用都完结就很难,而且需求很长时刻。”我国卫星导航运用办理中心杨元喜院士对《我国新闻周刊》记者说。

  欧洲科学家还为伽利略设定了最大极限的兼容,伽利略接纳器不只承受本体系信号,还能够承受GPS和格洛纳斯两大体系的信号,关于巴望获得安稳导航的用户,这种优越性如虎添翼。

  可是,欧洲人的伽利略现在遇到的最大困难与当年俄罗斯人类似。据欧洲媒体报导,欧盟在伽利略项目的制作预算方面存在十亿欧元左右的资金缺口,这关于尚未从金融危机中康复的欧洲各国都是不小的担负。资金问题令欧洲和世界迟迟见不到声称“完美”的超级体系大发威风,欧洲人的导航体系推进不见起色。

  欧盟委员会讲话人答复《我国新闻周刊》书面采访时泄漏,伽利略体系的第1和第2颗作业卫星有望在2011年下半年发射,第3、4颗卫星的升空时刻也被布置在2012年上半年。

  “我们估计将在2014至2015年之间布置18颗导航卫星。到时,一部分开端的导航公共服务项目,例如搜救服务等,将付诸运用。其他商用导航服务将跟着导航卫星的进一步添加而当令启用。”这位讲话人表明。

  但即使欧盟的新一轮方案成功施行,伽利略的启用时刻也比开端方案推迟了将近十年。

  而比较之下,我国斗极体系制作正稳步推进。尽管我国的导航体系在规划精度上不如欧洲的伽利略,仅为10米,但现在的卫星布置速度让斗极体系得以按方案扩展为世界上第三套正常运转、有用的全球卫星导航体系。

  “斗极”体系的快速兴起遭到了包含美国、欧洲各国在内的亲近重视。2010年1月以来接连发射5颗斗极作业卫星的方案,更令外界对Compass(斗极体系的英文名称)的战略目的产生了种种联想。

  2010年10月在意大利都灵举办的全球卫星导航体系世界委员会第五届大会期间,担任斗极导航体系的我国官员,泄漏了我国斗极的布置方案和运用频段。

  不过,在这次会议上,欧盟官员也表达了对斗极体系在频段运用上的定见。一向为伽利略方案放置而发愁的欧洲官员,面对斗极的强势推进情绪为难。

  “在斗极体系方案运用的频段,伽利略体系实际上具有优先权。我们以为,两套体系在同一频段堆叠运转,或许产生有害搅扰,还或许引起两套体系的抵触。”欧盟欧洲委员会在承受《我国新闻周刊》采访时重申了伽利略的态度。

  对此,中方一向坚持自己的定见:依照世界电联的规矩和程序,中方对此导航频段的运用具有平等优先权。

  据一名知情人泄漏,有我国学者向欧洲方面发问:“频段堆叠等于搅扰吗?频段堆叠等于不兼容吗?请答复Yes或No。”

  这个发问难住了欧洲方面的技能人员,两边争执不下。效果仍是世界电信联盟的一位官员介入,才缓和了争辩。

  曾屡次参与世界导航体系和谐会议的杨元喜说,在海外参会,最大的感触是凡是听到关于斗极的评论,简直都是正面少、负面多,“这是不公平的!”杨元喜说。

  “有人把斗极描绘成一个‘trouble maker’(费事制作者)或是搅扰者。当然,他们不会揭露这么讲,但这个潜台词总是让人不舒服。事实上,斗极是贡献者。”一位业界专家对《我国新闻周刊》记者说。

  2003年10月,通过近两年的商洽,中欧领导人在第六次领袖峰会期期间签署了《中华人民共和国与欧洲一起体及其成员国关于民用全球卫星导航(伽利略方案)协作协议》,并于次年进一步签署《我国国家遥感中心和伽利略联合履行体关于伽利略方案协作协议》。依照两份协议的内容,我国政府方案通过向伽利略项目出资2亿欧元的办法,购买伽利略项目的民用导航服务,并参与伽利略的开发项目。伽利略方案一度是中欧之间最大的科技协作项目,我国也成为参与伽利略方案的榜首个非欧盟成员国。

  可是,伽利略方案的出资办法却于近年来产生改动,欧盟各国从商业出资集体手中全盘接管了严峻超标的伽利略(方案中出资为34亿欧元)。近10亿欧元的超标担负以及各国对伽利略的不同定见,让伽利略步履维艰。而此刻,斗极却加快超车,两边协作的格式就此改动。

  不过现在,中欧两边关于伽利略方案的协作协议仍然有用。科技部直属的我国国家遥感中心与欧盟欧洲委员会企业与工业总司之间的沟通仍然十分密布,有时简直每星期都有。

  “现在的问题关于伽利略和斗极来说都是利益攸关的问题。我们现已向斗极团队提出了相关主张,两边正在亲近商量。”欧盟欧洲委员会讲话人表明。

  担任斗极方案的专家坦言,面对中欧导航体系协作的两难地步,没有最佳方案,而只需相对较好的挑选。

  “两边竞赛现在仍然存在。”景贵飞表明,“但现在需求通过两边和多边谈判处理的首要问题:一旦体系建成,斗极和伽利略、GPS、乃至格洛纳斯之间,究竟是代替仍是互补。”

  “在世界导航范畴,斗极仍是一个刚刚入行的新人。即使未来敞开了斗极的接口,斗极仍然需求运用西方主导的世界规矩,通盘考虑自己在全球导航商场上的打开。”我国卫星导航运用办理中心总工程师柳其许说。

  欧盟委员会讲话人对《我国新闻周刊》表明,欧盟彻底支撑我国打开自己的导航体系,两个体系能够通过协作获得活跃效果。“在新的协作框架下,两边有新机遇为广阔用户供给兼容、互通的导航信息。”

  2012年,全球卫星导航体系世界委员会将在我国举办年会。杨元喜以为,这给斗极供给了一次可贵的时机。

  “我想,到时关于斗极怎样成为世界导航体系的‘贡献者’的评论,将会超越关于‘费事制作者’的争辩。”杨元喜说。

  4月10日4时47分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭,成功将第八颗斗极导航卫星送入太空预订搬运轨迹。这是一颗歪斜地球同步轨迹卫星。这次发射是本年斗极导航体系组网卫星的榜初次发射,也是我国“十二五”期间的初次航天发射。新华社记者罗晓光摄 材料图

  需求用一大段的篇幅,才或许较完整地写下孙家栋的头衔。在学术上,他是我国科学院院士;假定结合当今我国科学范畴最炙手可热的名词如 “斗极”“嫦娥”,那他是斗极导航卫星第二代运用卫星的工程总师,也是我国探月工程总规划师;假定提及荣誉,他是我国“两弹一星”勋绩科学家,国家最高科学技能奖获得者……

  我国空间技能研讨院在1967年建立之初,孙家栋担任我国榜首颗人造地球卫星技能担任人。从此孙家栋开端与卫星结缘,先后担任了我国榜首颗遥感勘探卫星、榜首颗返回式卫星的技能担任人、总规划师。在我国自主研发发射的100个航天飞行器中,由孙家栋担任技能担任人、总规划师或工程总师的就有34颗,被业界公以为我国的“卫星之父”。

  2010年末的一天,孙家栋在我国航天科技集团的作业室里承受了《我国新闻周刊》的专访,评述斗极方案打开进程以及我国卫星全体打开状况。

  孙家栋:1957年,苏联榜首颗卫星上天。在那个时代,上天很不简单,科学家们一切的精力都会集在怎样将卫星送上去。至于送上去后干什么,当然也有少量科学家证明研讨,但要点仍是会集在这个愿望—怎样样脱节地球引力的捆绑,即上天。榜首颗卫星上天后,老百姓很激动很振奋,给科学家的轰动也很大。

  卫星上天后,科学家们就开端想怎样让它为人类服务。卫星有三个方面的用处:信息传递、信息获取和导航。信息传递,比方说电视、通讯。由于有了卫星,奥运会才干一夜之间传播到世界各地,才干成为一大笔盈余。

  所谓的信息获取,便是气象卫星、资源卫星、地理卫星等等。适当于在卫星上装一个照相机,通过这个办法观测地球或许太阳等其他星星。美国刚刚宣告说发现了离地球最近的黑洞,构成的时刻也很短,才30多年。这个发现对科学的推进是十分凶猛的,这也便是依托了卫星的信息获取功用。

  再往下打开,科学家们就想,卫星发射上去之后,能不能把卫星当成一个天然星体去调查呢?这就讲到了导航问题。人类帆海,一开端便是用斗极星来导航,通过丈量斗极星的高度来换算出相应的地球纬度。有了人造卫星之后,能不能用它来导航呢?这个问题比较杂乱。由于斗极星离人们很远,视点改变很小。此外,通过人们长时刻的调查,跟斗极星之间的相对方位是能够换算出来的。而人造卫星环绕地球滚动很快,调查核算起来很难。所以带着这个问题,科学家们开端想尽一切办法,动了许多脑筋。

  通过许多科学研讨之后,科学家们在理论上把这个问题探索清楚了。一颗卫星传递下来的信号,通过处理往后,与地球的圆面穿插往后,在地上上画个圆环。假定有两颗卫星,就画个圆环,两个圆环必定有两个穿插点,所以当你接到两个卫星的信号的时分,你必定在这两个穿插点的其间一个。假定你能接到三颗卫星的信号,那么第三颗星和这两颗星间又有一个穿插点,你地址那个穿插点必定是三颗星信号的穿插点。就这样,运用天上三四颗卫星传下来的无线信号和地上的联络,通过一些杂乱的数学处理往后,就能够做到准确认位。

  但这又有其他一个问题:卫星环绕着地球在动,你怎样样确保随时随地都能看见四颗星呢?所以,光有四颗星是不行的,得环绕地球多打星。这样算来算去,得环绕地球做一个网,这个网里有24颗卫星。

  这个理论是美国人先提出来的。美国的GPS卫星导航体系环绕地球发射24颗卫星,就能够确保在人类活动的大部分区域,任何时刻地址都能够一起看到四颗星,能够满意导航定位的问题。

  孙家栋:那个时分,我国刚刚破坏“”,改革敞开初期。1979年到美国拜访,就向美国总统提出来收购两个大项目,一个是通讯卫星,一个是遥感卫星地上接纳站。后来,我榜初次作为我国代表团成员,到美国去收购通讯卫星。代表团里还有我国科学院和广播电视部的同志。我们在美国逗留40多天,和美国航天局的人触摸,给我形象特别深。其时,GPS刚开端起步,他们给我们讲,GPS是要供给全球性服务的。事实上,GPS体系也是一步一步不断在调整和改善。一开端,GPS的目的性很强,便是为军事服务,可是办成了往后,美国人就逐渐发现民用范畴的效果特别大。

  孙家栋:1970年我国榜首颗人造卫星“东方红”号上天往后,我感觉国家关于航天事业的指导方针是十分清晰的,能够概括为四个字,便是打开“急用”和“有用”项目。其时,提出来先打开“斥候”,也便是监控卫星。后来就开端研发返回式卫星。前者是信息传递,后者便是信息获取。在这个基础上,就开端搞通讯卫星,由于部队需求通讯。通讯卫星没上天从前,通讯就靠铁路边上的一排电线时代初,就开端搞气象卫星。

  80时代中期,有科学家开端重复讨论卫星导航问题,我形象最深的,是以陈芳允为代表提出的双星定位理论。结合我们国家的特色,经济实力的状况,以及在世界上的位置,科学家们在一块重复研讨这个问题。得出的榜首个定见是,我们国家在那个时代暂时还没有制作全球性卫星导航定位体系的需求。其次,要结合国家的经济实力,得有个久远的规划。依据其时我国的经济实力,假定要搞一个全球性的卫星体系,经济上难以承受。第三,那个时分的技能水平也难以确保,假定搞全球的导航定位,技能上需求战胜许多困难。

  可是,我们也以为,其时国家尽管没有全球性的需求,但从久远考虑,往后建立全球性的导航定位体系,关于本国经济打开必定是需求的。

  我国新闻周刊:斗极体系现在开端推行民用,在运用方面,斗极体系面对什么应战?

  孙家栋:我们要给运用者建立决心,比方航天段的确保,不能说今日发六颗星,明日就坏三颗,那么谁还买你这个终端机?其他,地上办理等等也都是一套很杂乱的体系,要对用户担任,呈现问题要给予及时有用的反应与服务。此外,不能对军用和民用差异看待。在和平时期,民用其实更重要。

  总归,必定要让用户觉得便利牢靠。GPS在商场上有如此大的比例,你不或许把他都挤出去。我的主意是,我们要加强和美国GPS的联络,尽量做到互操作,一起不影响我们体系的独当一面。也便是说,让我们的用户机既能够承受GPS的信号,又能承受斗极的信号,两个信号能够一起归纳运用,进步精度。假定GPS搞“小动作”,能够把它封闭掉,我们自己的斗极能够独立作业。这种芯片要靠我们自己开发,他人是不或许给你开发的。所以,这儿头需求有许多技才干量,要靠我们自己。不过,我想,要开发个芯片也不是什么难事。

  我们运用的一切终端设备,要特别着重国产化。假定到了2020年,斗极的产量是四五千个亿,而其间有三千个亿是买外国的零部件回来装的,我国的附加值就一千个亿——我们千万别干这个事。在这个问题上,国家要下决心。

  关于斗极体系的运用,我感觉其时局势仍是很好的,各级领导都开端认识到民用范畴的重要性。我感觉再有个两三年时刻,斗极体系根本组成一个区域网,到那个时分,斗极的运用会到达一个高潮。★

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