北斗导航卫星的前世今生：心有定数，便不再迷路
2020-08-01 18:48:03 作者：tangchunsheng 来源： 浏览次数：0 网友评论 0 条
北斗导航卫星的前世今生：
心有定数，便不再迷路
心有定数，便不再迷路
ZAKER生活关注
2020-07-09 00:13
“……3，2，1，点火！”6月23日9时43分，西昌卫星发射中心，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射升空。随着卫星顺利进入预定轨道，也正式宣告发射成功。至此，我国北斗卫星导航系统的55颗卫星全部发射入网。
1985年，中方负责人卜庆君参加美国GPS研讨会，归国后却另有忧虑。研讨会上，美方明言，特殊情况下将采取三重措施：降低精度、关闭区域甚至更换通信编码。因不可受制于人，卜庆君拜访中科院院士陈芳允，商讨建设中国自己的卫星定位系统。
陈芳允毕业于清华，抗战时执教西南联大，留洋时设计过世界第一部海用雷达，归国后研发过第一颗卫星，七十年代曾提出卫星定位“灯塔”计划，但无奈搁浅。美国GPS定位用四星测距，为节约，陈芳允设计出“两星定位”方案，然而受限于八十年代国力，计划再度尘封。老人无奈写诗，“人生路必曲，仍须立我志”。
卫星定位再成焦点，已是九十年代初。1990年夏天，美国GPS系统第8颗卫星发射当日，海湾战争打响。多国部队穿越茫茫沙海，伊军茫然无措，伊拉克战俘称，“我们从来不敢进沙漠，在那会把自己丢掉”。因为天空上的星辰凝视，海湾战争中，伊军伤亡超10万，而美军阵亡仅146人。精确制导的导弹，可以准确钻入前一枚炸出的缺口。尚未成熟的定位系统，主宰了战争，也摇动着世界的天平。
第二年，中国启动北斗一号系统建设。 九年前的“两星定位”，成为北斗一号主方案。最开始没卫星，项目组从其他两个卫星计划中，腾挪出两颗备用卫星。
1995年，卜庆军去哈工大招人，博士生应聘时都问了两个问题：待遇多少？能解决住房吗？ 当时，广州一家外资企业正在校招，薪水是北斗团队的五倍，而且提供住房。最终，卜庆君连一名博士生都没招到，只有四、五名本科生愿意前往北京。几经周折后，团队终有雏形。
科学家们为北斗设计了两个新功能，一个是让迷途中人可以发120字短讯求助，一个是让用户5秒之内获得导航反馈。 2000年10月，北斗首星发射，一个多月后，第二颗北斗卫星也被送入太空，中国成为美俄后，第三个建成卫星导航的国家。2002年，欧盟发起“伽利略”卫星计划，彼时，中方遇技术瓶颈，欧盟缺研发基金，双方决定联手开发。然而，蜜月苦短，2006年，中国突然被单方宣布排除在项目之外，决议不让表态，资料不让浏览，技术不被告知，欧洲媒体称“中国人感到被严重利用甚至是羞辱了”。
无奈之下的中国开始独立研发北斗。此时星空之上，卫星导航黄金频段已被美俄占去，只余一小段频率资源，国际电联约定：卫星先到者先得，且过期作废。过期期限设在2007年4月17日。2007年4月11日，北斗二号首颗卫星，随火箭进入发射架。然而发射前忽出故障，团队紧急抢修3天3夜。4月14日凌晨4时11分，火箭终于升空，卫星开始变轨调整。4月16日晚8时，卫星信号从两万公里外的太空传回，此时距频率失效仅剩4小时。现场一片欢腾，那些常年沉默的人，放声哭笑。人群中没有陈芳允，老人早在2000年北斗一号首星发射前数月，因病辞世。
晚年，他一直住在黄寺大街大院宿舍内，家中只有简朴家具和一台不大电视，见客所言，皆是卫星，有时谈至深夜，水泥小楼外满天星辰。他年轻岁月，在西南联大执教时，那一代人，都爱唱那首《毕业歌》：
巨浪，巨浪，不断地增长！
快拿出力量，
担负起天下的兴亡！
与欧盟转为竞争对手后，北斗遭遇的第一重考验，就是原子钟。卫星在太空定位，主要用时间计算空间，卫星里的原子钟，决定着测距精度。
在北斗二号研制初期，瑞士一家公司承诺出口原子钟，但被要求必须比伽利略所用的，低一个数量级精度。北斗转为独立研发后，瑞士公司忽然终止合作，原子钟只能自造。由于国外技术封锁，这成了制约发展的最大瓶颈。怎么办？要想成功，唯有自力更生。经过努力，中国科研人员不仅攻克了“原子钟”这一难题，而且进一步提升了精度，走在前列。300万年仅误差1秒，部分指标已超越GPS和伽利略系统。
北斗遭遇的第二重考验，是建设海外地面站。因地缘政治，中国很难仿效美国GPS，在全球建立地面站。北斗团队为此发明了星间链路，让卫星互联，只要有一颗卫星在中国领空，所有卫星便能通过它，联系到国内地面站。星间链路一个关键技术方案，提出者康成斌，当年只有29岁。北斗科学家将这项技术形容为“让宇宙中的两颗尘埃私聊”。
无穷的挑战贯穿漫长的岁月，而作为人造星辰，北斗还需应对苍穹一怒。北斗系统中，每一颗卫星都有既定位置，也因此有指定发射窗口。有时遭遇雷雨，亦要冒险发射。2011年7月，北斗第9颗卫星发射，发射前半小时，西昌电闪雷鸣，时间在惊雷中流逝。发射窗口关闭前5分钟，雷电短暂间歇，火箭趁机升空，升空数十秒后，雷击再现。
比惊雷更难捱的还有时间的风浪。北斗一支合作团队，曾连续十年，出海搜集数据。风浪无止无歇，大洋无边无界。漫长的时间，总能识别人心。
2007年，北斗二号卫星发射后，从清华前往斯坦福留学的博士生高杏欣，破解了北斗卫星上的民码编码。2009年，有论坛发布消息称“清华女生破解北斗送给美国”，一时舆论哗然。
几年后，流言不歇，北斗团队中的80后女生，年轻的博导徐颖，参加一科普演讲时，谈起此事。她说，实际上清华女生只破译了没有加密的民码信号，并无难度，而且2012年中国已公开了民码格式。而除了民码之外，北斗还有军码，徐颖说：如果想破解军码系统，我们建议更简单的方式。那就是造时空穿越机，穿越回北斗军码设计的时候，在旁边偷听好了。
演讲视频当年播放量超两千万，徐颖被网友称为北斗女神。她浑不在意，她说她只是北斗普通一员，茶杯里泡着枸杞，压力大也会买买买，偶尔也有中年危机。她和他们，只是心有定数，便不再迷路。
2008年，汶川地震，震中映秀一度音信断绝。地震20余小时后，第一支部队突破死亡线，进入映秀，借助北斗，发出百字短讯，这是震中传出的第一条消息。此后，指挥部紧急调配了1000多台北斗终端，救援部队借此发送了74万条短讯，字字千金。这是北斗首次登上公众舞台，此后数年，北斗巡视山河，悄然改变着我们的生活。
在上海，它记录所有公交车轨迹，提供实时到站预报；在伊犁，它精确引导拖拉机，每千米播种作业偏差不超2.5厘米。在青海，它守护着藏羚羊迁徙路线，看着藏羚羊穿越长夜昏晓，穿越无人之地。在东南沿海，当地渔民已有歌谣：出海一拜妈祖，二拜北斗。渔民们放弃了传统的GPS，大海上只知经纬意义不大，而用北斗，遭遇危险时，可互相预警。这只是开始，最近数月，北斗定位标绘了武汉火神山，遥感重测了珠穆朗玛峰，并帮监管部门找回了屡屡消失的獐子岛扇贝。徐颖说，北斗如水、电、公路一样，是国家基础，“北斗应用只受想象力的限制”。
巡天的北斗已完成了最初的梦。 它已有7亿终端，成为130个国家默认导航系统。在泰国，超2000万辆摩托车管理，依靠北斗定位。
今年6月23日，北斗系统最后一颗组网卫星发射，最后这颗卫星被昵称“吉星”。至此，中国耗时26年，投入超120亿美元，总计将59颗人造卫星送入苍穹。
4颗北斗导航试验卫星+55颗北斗导航卫星，发射100%成功。苍穹之下，那群造星星的人，参与人数超30万，目前队伍以80后，90后为主，平均年龄31岁。他们沉默少言，穿越了三个时代，世事百幻，心志如一。北斗发射完成后，媒体采访团队工程师，他冷静陈述，但说着说着，无声流泪：有些事情，总要有人做，就是沉默地做，哪怕看不到尽头，也要坚持做下去。
这个时代，变化的故事已经太多，但令人尊敬的，终究是不变的故事。北斗七星高，哥舒夜带刀。至今叫胡马，不敢过临洮。致敬那些为了民族尊严始终默默耕耘的先辈和今朝，也祈祷有更多的后浪继承并传承。无数个仲夏夜，一代代幼童仰望星空，第一次分辨银河，第一次看到北斗。星星的故事诡秘神奇，唯有北斗，关乎的是实用的生存。那些为北斗付出无数个日夜的人，他们的人生前路，也许迷宫连环无尽，而走出迷宫，终究不变的是方向。感恩那些苍穹之下造星星的人，你们才是时代的守护神，无名英雄。
已有
