中國路徑：后發(fā)趕超，道路別具特色
建設中國北斗，在我們這個發(fā)展中國家，且受到技術嚴密封鎖情況下，不可能循著別人的路走，必須砥礪前行、換道超車。
按照空間定位原理，對地球上一個目標點進行定位，至少需要3顆衛(wèi)星；考慮到時間誤差，精確定位至少需要4顆衛(wèi)星。這就是GPS和格洛納斯的工作原理和全球組網(wǎng)方案。
如果按這條路徑探索試驗，既缺技術儲備，又缺工程經(jīng)驗，更缺經(jīng)費支撐，以當時的綜合國力，可望而不可即。
陳芳允院士，“兩彈元勛”、“863計劃”倡導者之一，創(chuàng)造性提出了“雙星定位”建設方案，即：把地心視為一顆虛擬衛(wèi)星、再發(fā)射兩顆地球同步衛(wèi)星構成星座，經(jīng)地面控制中心計算處理，實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)地面目標的快速定位。這一方案用當時中國最成熟的航天技術，以最小的星座、最少的投入、最短的周期，實現(xiàn)了衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設的自主可控，為后續(xù)發(fā)展堅定了必勝信心，奠定了堅實技術基礎，積累了豐富工程經(jīng)驗。
建成覆蓋全球的導航定位系統(tǒng)，至少需要24顆衛(wèi)星，美俄用了20多年時間。但維護我國國家主權、安全、發(fā)展利益刻不容緩，經(jīng)濟社會發(fā)展現(xiàn)實迫切，我們拖不起、等不得，必須在最短時間內(nèi)讓北斗發(fā)揮出最大的效益。
孫家棟院士，“兩彈元勛”、東方紅一號衛(wèi)星的總設計師、北斗工程首任總設計師，帶領北斗人創(chuàng)造性提出了“分步走”戰(zhàn)略，先試驗后建設，先國內(nèi)后周邊，先區(qū)域后全球。
地球自轉(zhuǎn)“日行八萬里”，導航衛(wèi)星繞飛不間斷，要為地面一個特定區(qū)域提供連續(xù)穩(wěn)定的導航服務，按照GPS和格洛納斯采取的單一軌道星座構型，在全球組網(wǎng)完成之前無法實現(xiàn)。要讓不可能成為可能，必須構建一個全新的星座結構。
北斗人再次腦洞大開，開創(chuàng)性地設計了混合星座構型。2012年底，建成了由地球同步軌道衛(wèi)星、傾斜同步軌道衛(wèi)星和中圓軌道衛(wèi)星共14顆星構成的北斗二號衛(wèi)星導航系統(tǒng)，實現(xiàn)了全天時全天候為亞太大部分地區(qū)提供定位導航授時服務，為有效應對我國周邊安全威脅和維護國家核心利益，及時增加了厚重砝碼。
在前期發(fā)射5顆試驗衛(wèi)星在軌成功驗證全球系統(tǒng)建設核心技術基礎上，2017年11月5日，北斗三號全球組網(wǎng)雙星首次發(fā)射，順利升空。根據(jù)計劃，到2020年左右，我國全面建成小康社會、實現(xiàn)第一個百年奮斗目標之際，30多顆北斗三號衛(wèi)星將星耀全球。
時間精度是衛(wèi)星導航的命門，天地間時間越同步、誤差越小，定位精度越高。在北斗二號建設時，星載高精度原子鐘成為繞不開的“攔路虎”。
核心技術終究得靠自己，北斗人再次用行動宣示，外部封鎖越嚴，自我創(chuàng)新越快。不到兩年時間，就自主開發(fā)研制出天穩(wěn)定度達到10－14量級的原子鐘，授時精度50納秒，300萬年只有1秒誤差，徹底打破了他國壟斷。
定位精度是導航系統(tǒng)的生命。北斗人收回仰望星空的慧眼，回望腳下，卻發(fā)現(xiàn)地上大有可為。環(huán)顧遼闊大地，國家的氣象、交通、地震、國土資源等行業(yè)已建有大量GPS基準站，通過技術升級改造，即可搖身變?yōu)楸倍坊荆辉诖嘶A上，再新建和調(diào)整優(yōu)化布局，即可建成國土范圍內(nèi)無縫隙覆蓋的北斗地基增強網(wǎng)。2017年，1400多個北斗基站遍布全國，上萬臺套設備組成星地“一張網(wǎng)”，國內(nèi)定位精度全部達到亞米級，部分地區(qū)達到分米級，最高精度甚至可以到厘米或毫米級。這種全國“一張網(wǎng)”模式，讓中國精度走到了世界前列。
2016年，北斗二號衛(wèi)星工程以4個國際首創(chuàng)、10大技術創(chuàng)新、128項發(fā)明專利和其他72項知識產(chǎn)權，獲得國家科技進步特等獎。大器晚成的中國北斗，成功登上了我國科技重大工程的創(chuàng)新巔峰。
服務全球，必須覆蓋全球。按照傳統(tǒng)衛(wèi)星管理手段，控制使用好繞飛地球的衛(wèi)星，需要有遍布全球的地面站。在難以全球布站的情況下，必須建立衛(wèi)星之間的星間鏈路，實現(xiàn)衛(wèi)星管衛(wèi)星，這是世界導航領域的前沿技術，也是北斗三號工程建設必須解決的難題。2015年8月，兩顆全球系統(tǒng)試驗衛(wèi)星首次建立起星間鏈路，標志著我國掌握了這一國際領先的核心技術；經(jīng)過持續(xù)實踐優(yōu)化，已具備全面建設推廣的能力。
服務全球，必須融入全球。三年前，北斗與GPS在達成頻率兼容共識基礎上，正式建立合作機制，共同推動民用衛(wèi)星導航技術發(fā)展。兩年前，北斗與伽利略完成衛(wèi)星導航頻率協(xié)調(diào)工作。近日，北斗與格洛納斯成功進行兩大系統(tǒng)的兼容試驗，聯(lián)手打造兼容使用、精度更高衛(wèi)星集群的前景可期。
服務全球，必須贏得全球。北斗二號建成后，在向國內(nèi)提供系統(tǒng)服務的同時，即公開向北緯55度到南緯55度、東經(jīng)55度到180度的亞太地區(qū)提供定位精度優(yōu)于10米、測速精度優(yōu)于0.2米／秒、授時精度優(yōu)于50納秒的免費服務。在我國周邊和“一帶一路”沿線，巴基斯坦的交通運輸、港口管理，緬甸的土地規(guī)劃、河運監(jiān)管，老撾的精細農(nóng)業(yè)、病蟲災害監(jiān)管，文萊的都市現(xiàn)代化建設、智慧旅游，印尼的海上集成應用，北斗正提供心貼心定制服務；分別與馬來西亞、新加坡、柬埔寨等開展交流合作，與沙特、阿聯(lián)酋、埃及、摩洛哥、突尼斯、阿爾及利亞等國家制定推進措施，在泰國建成了小型北斗地基增強系統(tǒng)示范網(wǎng)等。中國胸懷和中國貢獻伴隨“太空絲路”不斷延展。
11月5日19時45分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，成功發(fā)射兩顆北斗三號全球組網(wǎng)衛(wèi)星。新華社發(fā)（楊志遠 攝）
