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课程资源•时事地理|一飞冲天,北斗三号收官之星发射成功!

2020-06-24  沐沐阅览室

一飞冲天,北斗三号收官之星发射成功!


6月23日9时43分,北斗系统第五十五颗导航卫星,暨北斗三号最后一颗全球组网卫星成功发射!相比原计划,北斗三号全球系统星座部署提前半年完成。

自主创新,国之重器。

01

你早就用上了北斗,只是你可能不知道

很多人知道我国发射了北斗卫星,却不清楚北斗早已经提供给人民使用,并向全世界开放。

如果你留心观察,不难发现,你的智能手机总是能够精准报时,几乎不会像手表那样,偶尔会“走快了”或是“走慢了”,帮助你“对表”的,正是北斗卫星导航系统。  

“北斗”不仅仅是发射到天空的一颗颗卫星,而是一个庞大的系统工程。看似遥不可及,其实与我们的生活息息相关。从上个世纪80年代开始,全世界都一直在用美国的GPS。有了北斗系统后,GPS在全球卫星定位领域的绝对主导地位受到了挑战,现在我们大部分手机都已开始采用北斗导航系统。



这是手机APP所显示的卫星天顶图,图中显示了全球四大卫星导航系统各自卫星在当地天顶上运动的情况,他们分别是美国的全球导航定位系统(GPS),俄罗斯的格洛纳斯系统(GLONASS)、欧盟的伽利略系统(Galileo),还有中国的北斗系统。其中彩色的能收到信号的在轨卫星,而黑白的则是暂时收不到信号。



北斗卫星每一颗重850KG,载荷重量:300Kg,承载着三项功能——定位、授时和短报文。定位是导航的基础,导航是定位的应用;定位是“告诉你在哪”,导航是“告诉你如何从现在所处的位置,去你想要去的地方”。

授时,顾名思义就是“给出准确的时间”,对一些仪器设备来说就是进行时间的校准,只要用了北斗授时功能,即使分布在全球不同地方,依然可以保持时间的“同步”。时间同步是一个国家安全的保障,如高铁、电网、计算机网络通信等等,都需要时间同步。如高铁准时发车、按时到站、安全交会等,都需要有“同步时间”作为基准。比如依靠北斗的精准定位,高铁从时速350公里一次制动到停车,最后停准误差能控制在10厘米之内。

短报文则是中国北斗的独有特色,与GPS接收机只能单向接收卫星信号不同,北斗接收机不仅可以实现定位,而且可以类似手机收发短信,通过卫星进行双向的文字信息传递。

在2008年的汶川地震救援中,当时地面通信设施遭到严重破坏,甚至瘫痪,救援部队利用北斗短报文,发出了来自灾区的第一条信息,将灾情和受灾位置准确地报告给救灾抢险指挥部,发挥了巨大作用。而当时“北斗一号”的精度其实还不够高,其双向通讯功能已经大显神通,挽救生命难以计数。

02

“斗转星移”,20多年织就一张“天网”

逐梦“北斗星”的背后是几代人的接力奋斗,从无到有,从弱到强,“北斗”星光日渐耀眼。

1994年我国启动了北斗卫星导航试验系统建设,即为“北斗一代”,第二步则是在2004年,启动北斗卫星导航系统建设,2012年形成区域无源服务能力。而第三步正是在今年,形成全球无源服务能力。从2007年到2010年,一颗颗组网卫星不断发射升空,在天空中‘织’出了一张信息网。

由于“北斗一代”采用的是双星定位方法,所以“北斗一代”在定位精度、授时精度、服务区域等方面都有不小的提升空间,特别是信号传输延时大等问题。北斗一代”的定位精度是水平20米,这也就意味着,距离小于20米的两个物体,“北斗一代”是无法从遥远的太空“看清”并且计算出它们的位置差别。

目前我们的手机里一般还是集成了两三个甚至四个国家的卫星系统。因为北斗二号系统着重覆盖亚太地区,在全球其他地区的服务还不是很稳定。

如果把北斗卫星的多次发射比作“拼图”, 北斗一号是试验星,只有4颗,仅在我国的上空,目前已经全部退役;之后的北斗二号是区域组网卫星,覆盖亚太地区共20颗卫星。“北斗三号”卫星导航系统空间段由27颗中地球轨道卫星、5颗同步轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星组成,共计35颗星。

从北斗二号首颗星起算,我国已发射54颗北斗导航卫星,从6月开始已经正式入网工作。而6月23日发射的最后一颗组网卫星,便是整个北斗卫星导航系统中的第55颗。

尽管此次我们发射的是拼图中最后一颗星,但其实北斗系统中的卫星一直都在更替当中,每一颗卫星都是有寿命,平均大概8—10年需要退役,北斗三代建设以来,已经有不少卫星退役和新增。最后第55颗星的意义,是让北斗系统真正成为全球的北斗,在地球任何一个地方都可以用北斗来定位。

03

最亮的中国星,让天上的星星“参北斗”

中国航天人对于“北斗”卫星的执着,意义何在?

作为国之重器,北斗是我国重大空间基础设施,以建设我国时空基准网和导航信息网为目标,是我大国地位和战略利益的重要支撑。

如今,北斗三号”全球卫星导航系统的成功组网,标志着我国在卫星导航系统领域,有了和美国GPS导航系统实力PK的“资本。这让中国的航空航天和卫星监测技术在世界上更有底气。

目前,北斗三号卫星在定位服务、广域增强服务、全球短报文服务、搜索救援服务等方面都形成了鲜明的北斗特色,并在系统信号性能、系统传输和测距性能、星载原子钟性能、关键产品和元器件国产化等方面实现了对国外技术的局部领先。

未来,北斗卫星导航系统在陆地、海洋、航空航天、大众消费等多个领域都有着广泛的应用。举例,海洋渔业中,船只的导航、渔业综合信息服务网络的建立,都离不开北斗系统的定位信号。在交通运输领域,先进的卫星导航技术应用是实现交通运输信息化和现代化的重要手段,对建立畅通、高效、安全、绿色的现代交通运输体系具有十分重要的意义。

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