天上的星星參北斗

從一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)說起

1991年1月17日凌晨，一道道耀眼的火光撕開了波斯灣靜謐的夜空，幾十枚“戰(zhàn)斧”式巡航導(dǎo)彈從美軍戰(zhàn)艦上騰空而起，飛向幾百公里外的伊拉克。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)打響了，這是人類歷史上首次能夠通過電視直播觀看的戰(zhàn)爭(zhēng)。

盡管伊拉克的防空火力十分密集，但在美軍導(dǎo)彈的精確打擊下，許多重要目標(biāo)遭到摧毀。人們從電視畫面上看到，美軍的一枚導(dǎo)彈把鋼筋混凝土掩體炸開一個(gè)缺口，緊接著，第二枚導(dǎo)彈從這個(gè)缺口鉆進(jìn)去，徹底將掩體炸毀，頓時(shí)全世界都被震驚了。

這是一場(chǎng)高科技之戰(zhàn)，號(hào)稱雄兵百萬的伊拉克軍隊(duì)節(jié)節(jié)敗退，不堪一擊，而美軍只損失了一百余人。人們?cè)谡痼@之余都想知道：以往需要數(shù)十架轟炸機(jī)投彈數(shù)百噸才能完成的空襲任務(wù)，為什么現(xiàn)在只需要幾枚導(dǎo)彈就能輕松完成？

美軍之所以贏得輕松，要?dú)w功于GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱。上世紀(jì)60年代，美國(guó)軍方設(shè)想，通過在天上布置衛(wèi)星，向地面連續(xù)不斷地發(fā)送無線電定位信號(hào)，不僅能為海洋中的艦船和地面上的車輛提供定位和導(dǎo)航服務(wù)，還可以提高導(dǎo)彈、炸彈等武器的打擊精度。雖然從1978年美國(guó)正式啟動(dòng)GPS計(jì)劃，發(fā)射了第一顆GPS導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星，到1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，美國(guó)的GPS導(dǎo)航衛(wèi)星只有15顆，每天僅能提供15個(gè)小時(shí)的服務(wù)，但是美軍的隱形戰(zhàn)斗機(jī)和巡航導(dǎo)彈，幾乎全部依靠GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)來選擇最佳的隱蔽進(jìn)攻路線?？梢哉f，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)讓GPS一戰(zhàn)成名。

前仆后繼創(chuàng)偉業(yè)

為了打破美國(guó)在衛(wèi)星定位領(lǐng)域的壟斷，各國(guó)紛紛開始研發(fā)自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。1983年，就在美國(guó)啟動(dòng)GPS計(jì)劃之后不久，我國(guó)著名無線電電子學(xué)家陳芳允和合作者，提出利用兩顆同步定點(diǎn)衛(wèi)星進(jìn)行定位導(dǎo)航的設(shè)想，這一系統(tǒng)被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，就是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的前身。

但以當(dāng)時(shí)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件，要開發(fā)出美國(guó)GPS那樣的系統(tǒng)，難如登天?？茖W(xué)家努力了10年，仍受困于“信號(hào)傳輸快速捕獲”這一項(xiàng)技術(shù)難題。

當(dāng)時(shí)，24歲的王飛雪正在國(guó)防科技大學(xué)攻讀博士學(xué)位，知曉這件事后，他和師兄歐鋼多次討論：“為什么不能另辟蹊徑，從數(shù)學(xué)理論上尋找到解決問題的辦法呢？”

一次次推理論證，一次次整理思路，無數(shù)個(gè)不眠之夜后，王飛雪提出了一個(gè)新的算法思路。1995年6月，“全數(shù)字化快速捕獲信號(hào)與接收技術(shù)方案”擺到了陳芳允院士的案頭。陳芳允眼前一亮，專家論證評(píng)審也予以充分肯定。

從此，王飛雪與同學(xué)雍少為、歐鋼，靠著4萬元經(jīng)費(fèi)，正式踏上北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的逐夢(mèng)之旅——無論寒暑，不分晝夜，甚至在萬家團(tuán)圓的春節(jié)，王飛雪和課題組不是在實(shí)驗(yàn)室，就是扛著儀器設(shè)備奔往試驗(yàn)場(chǎng)。有幾次因?yàn)閷?shí)在太勞累，王飛雪還暈倒在試驗(yàn)場(chǎng)。

3年后，當(dāng)顯示器上脈沖閃耀，信號(hào)捕捉成功的一刻，業(yè)內(nèi)20多位專家簡(jiǎn)直不敢相信自己的眼睛：10年時(shí)間、十幾家單位、幾十位知名專家都未能解決的瓶頸技術(shù)，竟然在3年內(nèi)、被3個(gè)名不見經(jīng)傳的毛頭小伙子解決了！

2000年的10月和12月，隨著2顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星先后發(fā)射成功，組成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)（即“北斗一號(hào)”），我國(guó)成為世界上繼美國(guó)、俄羅斯之后第三個(gè)具有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。

2008年汶川地震之后，由于震區(qū)通信、電力、交通都被破壞殆盡，QQ、微信、微博、短信這些常用的通信手段統(tǒng)統(tǒng)失靈。危急時(shí)刻，是“北斗一號(hào)”為災(zāi)區(qū)與外界架起了橋梁。地面上，它為抗震救災(zāi)保障信息傳遞;湖岸邊，它為水情排險(xiǎn)提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);天空中，它為救災(zāi)直升機(jī)解決山區(qū)復(fù)雜環(huán)境下航跡監(jiān)視、通信聯(lián)絡(luò)等問題，“北斗一號(hào)”展示著不凡的中國(guó)力量。

掃描二維碼，看北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)宣傳片《夢(mèng)想的方向》

70年，光輝歲月彈指揮間;70年，中華大地滄桑巨變。建國(guó)70周年，無數(shù)輝煌映現(xiàn)。我們驕傲，我們自豪;我們幸福，我們感恩！任時(shí)光荏苒，華夏兒女初心不忘，砥礪前行！

你知道嗎？

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的手機(jī)都可以用“北斗”導(dǎo)航，如果手機(jī)芯片支持北斗衛(wèi)星的信號(hào)，不管你用什么導(dǎo)航軟件，都是會(huì)用到“北斗”的定位信號(hào)的。有人會(huì)問，我們已經(jīng)有了GPS導(dǎo)航，體驗(yàn)也不錯(cuò)，為什么還需要“北斗”導(dǎo)航呢？

GPS是美國(guó)的導(dǎo)航系統(tǒng)，美國(guó)可以根據(jù)需要關(guān)閉某個(gè)地區(qū)的導(dǎo)航服務(wù)。如果過于依賴GPS，假如哪一天美國(guó)關(guān)閉了GPS服務(wù)，我國(guó)無數(shù)行業(yè)將受到極大的影響。

我們通過任何一部智能手機(jī)，好像都能免費(fèi)用GPS進(jìn)行定位和導(dǎo)航，其實(shí)不然。手機(jī)里面有GPS模塊，廠商每生產(chǎn)一個(gè)模塊都需要向美國(guó)付費(fèi)獲得授權(quán)，無形中增加手機(jī)成本，最終還是消費(fèi)者買單。

如果想知道自己的手機(jī)定位是用的GPS還是“北斗”，可以手機(jī)下載一個(gè)能記錄運(yùn)動(dòng)軌跡的GPS軟件，打開后就能看到手機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)的來源、數(shù)量以及質(zhì)量了。通過數(shù)據(jù)的高與低可以判斷出自己的手機(jī)接收到的是哪些國(guó)家的衛(wèi)星信號(hào)。

根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟“先占先得”的規(guī)定，哪一個(gè)國(guó)家能夠先把衛(wèi)星發(fā)射上去，并且向下發(fā)射這個(gè)頻率的信號(hào)，這個(gè)頻率資源就是這個(gè)國(guó)家的。

歐洲的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)就是我們的競(jìng)爭(zhēng)者。我國(guó)科研工作者爭(zhēng)分奪秒，秉持著“頻率是國(guó)家戰(zhàn)略資源，要像捍衛(wèi)國(guó)土一樣捍衛(wèi)頻率資源”的理念，努力鉆研。終于在2007年，在我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)申報(bào)的頻率的最后期限，我國(guó)成功發(fā)射第一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，正式啟用了這一頻率資源，踏出了“第二步”。

2018年12月27日，我國(guó)宣布自主研發(fā)的北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始提供全球定位服務(wù)，比之前的計(jì)劃提早了兩年。

某個(gè)手機(jī)軟件里關(guān)于衛(wèi)星信號(hào)的畫面

“北斗”中的中國(guó)制造

衛(wèi)星要有高穩(wěn)定的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，就需要星載原子鐘，這是導(dǎo)航衛(wèi)星的“心臟”。此前，我國(guó)原子鐘技術(shù)非常薄弱，產(chǎn)品全靠進(jìn)口。關(guān)鍵技術(shù)掌握在別人手里，給北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)帶來巨大的安全隱患。

為了攻克原子鐘的技術(shù)難題，我國(guó)科研工作者們像上了發(fā)條的鐘一樣連軸轉(zhuǎn)，終于讓我國(guó)星載銣鐘技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從無到有、由有到強(qiáng)的跨越。目前我國(guó)自主研發(fā)的超薄銣原子鐘，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際頂尖水平。

目前，北斗三號(hào)衛(wèi)星上所有使用的部件，全部實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。“北斗系統(tǒng)已成為中國(guó)實(shí)施改革開放40年來取得的重要成就之一?！绷?xí)近平主席在致聯(lián)合國(guó)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國(guó)際委員會(huì)第十三屆大會(huì)的賀信中如此評(píng)價(jià)。

無論是美國(guó)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，還是歐洲伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，一年發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量至多也是個(gè)位數(shù)。2018年，我國(guó)一口氣發(fā)射了十幾顆北斗三號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星，震驚了世界航天界。隨著北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航基本系統(tǒng)建成，我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始提供全球服務(wù)。

在遙遠(yuǎn)的古代，中國(guó)人就知道依靠北斗七星來指示方位，在夜晚走路時(shí)不會(huì)迷失方向。而在不久的未來，遍布地球上空的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，將為世界各國(guó)提供服務(wù)，成為“中國(guó)制造”最閃亮、最自豪的名片。