全世界现在一共有四套全球导航系统,分别是中国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯和欧盟的伽利略,日本和印度仅仅是有区域性的导航系统,而不是全球导航系统。全球导航系统直接决定一个国家是否拥有可以自主定义空间和时间的权利。
但这个设施建设起来,要远比在地球表面盖个楼难得多。首先就是轨道资源不是无限的。导航卫星主要是部署在中地轨道上,所谓“中地轨道”指的是位于低地球轨道(2,000千米)和地球静止轨道(35,786千米)之间的人造卫星运行轨道,这是极其稀缺的轨道资源。
由于美国(GPS)和俄罗斯(格洛纳斯)最早发展了全球导航卫星项目,所以它们占据了80%的黄金导航频段,这使得中国要发展全球导航卫星系统的空间被严重挤压。
即便是在这样的条件下,中国科研人员依然坚持不懈,做出了大量的技术创新,使得北斗三号拥有许多先进的独家技术,在节目中主持人问林宝军总设计师:北斗三号相比于比如说GPS相比于其他的这些导航系统有哪些优势?
林宝军总设计师就提到了北斗的“1 6”功能,和一些技术创新,比如:
- 对于导航而言,原子钟(时频)是制高点技术,以前都是进口铷钟,但掌握技术的欧美国家不仅要价高,还无法保证交货时间。后来,我国自主突破更高精度的铷钟,还发明了全球第一台双频氢原子钟。这使得北斗的制高点技术在全球四大导航系统里是领先的。
- 我国由于不具备全球布站的条件,这成为了制约北斗从亚太走向全球的绊脚石。后来,科研人员首创了Ka相控阵星间链路,把多个卫星连成了一个大网,这使得星和星之间可以通话,星和地之间也可以通话,实现了“一星通,星星通”,让北斗走向了全球。也正是由于这个技术突破,使得北斗全球导航系统超过其他几个系统近一个量级,达到了厘米级的精度。
除了上述的几个创新,科研人员还独立自主突破了氮化镓高效固放技术,线性指标比传统行波管好4倍,杂散指标比传统行波管好100倍,领先于其他几个系统。其实科研人员还做了很多突破,比如:长寿命的陀螺仪、星敏、芯片等等,真正做到了核心器部件做到了100%自主可控,彻底摆脱了关键器部件被卡脖子的局面。
不仅是在技术上实现了各种突破和创新,在速度上也是屡创佳绩。从2017年11月起,在接下来的32个月里,我们国家以百分百的成功率,发射了30颗北斗三号组网星和两颗北斗二号备份星,一共32颗卫星,最终以月均发射一颗卫星的中国速度,缔造了全球导航卫星组网发射的新纪录。
北斗都能做些什么?现在北斗已经深入到了我们生活的方方面面,在一些自然灾害和重大事件中,我们也常常能看到北斗的身影。
2008年汶川特大地震发生后,当地的地面通信设施都被地震摧毁,汶川一时间成了信息孤岛。当时在地震灾区唯一的通信方式就是:北斗短文报文,各个救援队利用这个功能把信息传输出去,而救援指挥部就可以利用当时的北斗一号卫星获取到精确的救援信息,其中包括了位置信息,灾情信息等。