中國的火神山醫院和雷神山醫院創造了世界奇迹,在短短幾天世界裏全部建造完成,而這離不開北鬥系統。
高效率地啓動各項工程建設,第一步就要求快速完成各項高精度測量工作,而這就要仰賴于北鬥高精度定位和測繪技術。
火神山醫院建設衛星對比圖
有多位有“北鬥人”在大年三十奔赴火神山醫院工地,用北鬥高精度技術爲醫院建設進行放線測量。他們爲建設方提供北鬥RTK設備,利用北鬥高精度爲醫院建設進行基礎測繪定位與施工。多數的測量都是一次性完成工作,節省了大量時間,爲醫院的迅速建成做出了重要貢獻。
如果中國沒有自己研制北鬥系統,美國會借GPS中國建造火神山醫院嗎?
從20世紀70年代開始,陸、海、空三軍聯合研制了新一代全球定位系統,GPS主要目的是爲陸、海、空三軍提供實時、全天候和全球性的導航服務,並用于情報搜集、核爆炸監測和應急通信等一些軍事目的,經過20余年的研究實驗,耗資300億美元,到1994年,全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座已布設完成。
在GPS系統發展到一定階段的時候。當時有中國科學家提出要建設我國自主的衛星導航系統。
但是卻有部分科學家提出了反對,他們認爲GPS已是一種成熟技術可“拿”來使用,我國資金有限,無須另行建設。
當時中國空間技術專家,神舟飛船總設計師戚發轫、兩彈一星元勳陳芳允、孫家棟等都解決認爲要造。陳芳允爲了打消其他人的顧慮。于1983年提出一種不同于GPS技術路線的雙星定位理論,即:把地心視爲一顆虛擬衛星、再發射兩顆地球同步衛星構成星座,實現對區域內地面目標的快速定位。用以解決在資金困難時期構建衛星導航系統的難題。
GPS在海灣戰爭中特別是科索沃戰爭中,對空中平台導航、武器發射瞄准、精確制導、打擊目標定位等重要作戰環節都起到了難以替代的關鍵作用。當時中國許多科學家意識到建設中國自主的衛星導航系統已經刻不容緩。
1994年,我國啓動北鬥衛星導航試驗系統建設。後來,中國更是發展出來了“先試驗、後區域、再全球”的“三步走”發展戰略,分別對應北鬥一號、北鬥二號和北鬥三號。
中國發展北鬥系統的過程是異常艱辛的,當時,外國普遍不看好我國發展衛星導航系統,都在觀望,特別是我們的整星技術和星載設備技術都很落後,比如給導航衛星授時的铷原子鍾,起初外國公司對我們的購買要求很懷疑,有一部分外國同行實際上在等著我們出錯誤看我們鬧笑話。
原子鍾
原子鍾是利用原子躍遷頻率穩定的特性來獲取精准時間頻率信號的設備,其研發涉及量子物理學、電學、結構力學等衆多學科,最初國際上僅美、俄等少數國家具有獨立研制能力。星載原子鍾主要應用于導航系統,分爲氫原子鍾、铷原子鍾和铯原子鍾3種。
而且美國還在阻撓中國建設北鬥系統,2000年,世界無線電通信大會在伊斯坦布爾召開,其中的一項議題“刪除某些頻率”就是要讓中國北鬥導航胎死腹中,因爲這些頻率包括北鬥一代系統用于位置報告業務的頻率。
當時中國和俄羅斯聯合讓美國的計劃破産,後來中國又和歐洲聯合,提出衛星導航信號兼容性評估准則,證明了北鬥與其他衛星導航系統頻率重疊時互不影響,論證了與歐盟頻率共用的可行性。
結果後來,在美國的挑撥下,歐洲拒絕與我們合作,當時我們在與歐洲的合作計劃中花費了將近20億,我們退而求其次,提出希望歐洲可以提供給我們原子鍾技術,也被歐洲拒絕。
在于歐洲的合作計劃破産之後,幸虧我們及時在2007年發射了北鬥二號首星,搶占了頻率,因爲衛星通信頻道是以誰先占誰有理原則,先占先得原則是西方發達國家制定的,他們認爲這是各國都有同樣機會的公平原則。
這樣就讓我們不僅避免被歐洲鉗制,還讓歐洲的伽利略建設計劃難以繼續,歐洲必須要得到我們的同意才能繼續建設伽利略。
北鬥二號首星剛進入軌道不久,就受到某國大功率複雜電磁幹擾,信號接收成功率不足50%,嚴重影響衛星信號與地面站、各類終端間的通信。最終也被中國用三個月的時間解決,沒有耽誤後續的發射計劃。
如今,中國的北鬥導航系統已經可以全球服務,相比GPS,創造性地提出了集定位、通信和授時三大功能于一體的工程建設方案,創造了北鬥衛星導航系統的獨特功能——位置報告和短報文通信,這樣使用北鬥系統不僅可以知道對方的位置,還能通過70個漢字的短報文進行聯系,這是中國北鬥導航系統的獨創功能。
而當初歐洲不肯提供原子鍾技術給我們,我們經過自研,中國順利掌握了氫、铷、铯三種原子鍾技術,術指標達到國際先進水平,由中國計量科學研究院研制並運行的“NIM5铯原子噴泉鍾”通過評審,成爲國際計量局認可的基准鍾之一,參與駕馭國際原子時(TAI)。這標志著我國繼法、美、德、意、日、英、俄等國之後,成爲國際計量局認可的參與修正國際原子時的國家,也意味著我國對國際原子時的最終確定擁有了“表決權”。
相反歐洲的衛星導航系統“伽利略”組網衛星上的原子鍾日前出現大規模故障,已經到了危及系統安全的地步。在全部目前在軌運行的18顆衛星上,共有9台原子鍾出現了故障並停止運行。這不得不說是造化弄人。
到目前爲止,已經有多個國家使用中國的北鬥衛星系統。像印度尼西亞土地確權、科威特建築施工、烏幹達國土測繪、緬甸精准農業、馬爾代夫海上打樁、柬埔寨無人機、太過倉儲物流、巴基斯坦機場授時以及等等領域,都用到了中國的北鬥衛星系統。
可以說,中國建設的北鬥導航系統,不僅讓中國不再受到GPS的鉗制,而且衛星導航産業發展得如火如荼。
數據顯示,2018年,我國衛星導航與位置服務産業總體産值超過3000億元。隨著我國衛星導航與位置服務産業進一步發展,産值持續增長。2019年,我國衛星導航産業産值規模超3600億元,預計到2020年産值將超4360億元。前幾年,歐洲甚至主動來找我們合作!
正是多虧當初科學家們的堅持,中國也擁有了自己的導航系統。
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