双星首发成功“北斗”迈向新时代

作者: 莫山山

2017年11月5日19时45分,我国西昌卫星发射中心再次用长征三号乙运载火箭,成功发射M1和M2两颗北斗三号卫星,这标志着我国的北斗卫星导航系统正式迈向了全球组网的新时代。

长征三号乙运载火箭点火发射

中国北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统。它由空间段、地面段和用户段二部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位的导航、授时服务,并具有短报文通信能力,目前已经初步具备区域导航、定位和授时功能。

从2000年第一颗北斗导航试验卫星成功发射到北斗三号M1和M2卫星顺利升空,我国已经发射了25颗北斗系列卫星。而发射计划还在持续,到2018年年底,将有18颗北斗卫星发射升空,服务区域覆盖“一带一路”沿线国家及周边国家;到2020年,北斗卫星导航系统将覆盖全球,该系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,可向全球提供相关服务。可以说,北斗卫星导航系统的整个发展轨迹都遵照了“三步走”战略,而且每一步都走得非常踏实。也正因如此,北斗卫星导航系统才能逐渐成长,成为世界上首屈一指的卫星导航系统。

全球导航,卫星数量不可少

当看到我国为打造北斗卫星导航系统,发射了如此之多的卫星之后,也许有的同学会忍不住问一句:这真的有必要吗?答案是当然有必要,因为足够的卫星数量是实现全球导航的前提。

一般来说,出门在外的你们首先要知道自己的位置,然后找准方向,选择最优路线,才能走上去往目的地的“康庄大道”。以美国GPS系统为例,遨游在太空的导航卫星都是“广播”卫星,会不断地用无线电波发送自己的位置和时间,地面上需要导航的用户只需要利用GPS信号接收机,就可以接收到这些“来自星星”的信号。

已知3个点的平面坐标及3个点到1个未知点的水平距离,就可求解出未知点的位置。当把3个已知点搬入太空成为3颗人造卫星,再同时测得未知点与3颗卫星的距离,就能求解出未知点的位置,这就是常用的“距离后方交会”法。

当我们需要求解出自己的方位信息时,相当于需要知道3个位置量和1个时间量,就需要同时接收到4颗以上的卫星信号才有可能进行定位,这也就是全球卫星导航系统都需要组建一个可覆盖全球的卫星“星座”的原因。

北斗卫星导航系统模拟图

北斗三号卫星模拟图

升级换代,科技装备创新快

北斗三号卫星作为新一代的北斗卫星,身上的载荷、星间链路、激光通信等科技装备都进行了升级换代。比如,北斗三号所携带的星载氢原子钟,其精度比北斗二号的星载铷原子钟提高一个数量级,即10倍。原子钟又被称为导航卫星的“心脏”,原子钟一旦性能不佳或失效,卫星便会性能退化或跟随失效。也就是说原子钟的技术水平及可靠性将直接决定系统的可靠性,也是一个国家是否具备独立发展导航系统能力的核心标志之一。此外,北斗三号还增加了卫星搜救功能及全球位置报告功能。而更值得骄傲的是。

兼容并蓄,服务用户更贴心

2017年11月29日,中美双方签署了《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》,中国北斗与美国GPS将实现信号兼容。北斗卫星导航系统与GPS全球卫星导航系统将在国际电联框架下实现射频兼容,两系统民用信号B1C和L1C实现互操作,将进一步提升导航定位精度。在不久的将来,用户可以同时使用北斗和GPS民用信号,且不需要增加太多花费就可以享受到更好的服务。

其实早在2015年,中国就已经和俄罗斯签署了北斗卫星导航系统和格洛纳斯卫星导航系统之间的兼容互操作协议。

兼容和互操作就是共处共用,让大众享受更优质的服务。此次,中国北斗与美国GPS系统兼容与互操作的实现,将进一步促进世界卫星导航大家庭成员之间的合作。

一机在手,地球各地皆可去

(插画绘制/三公主)