第46顆北斗導航衛星成功發射,揭秘北斗“大棋局”

綜合科技
科技日報
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2019-06-25 · 19:53
[ 億歐導讀 ] 北京時間6月25日2時9分,第46顆北斗導航衛星成功發射。作為北斗三號第2顆傾斜地球同步軌道衛星,它將以更廣的區域、更高的精度,增強北斗三號整體技術指標。
火箭航空,北斗導航衛星,北斗系統,北斗三號,中國航天科技集團,高精度導航 圖片來自“123rf.com.cn”

北京時間6月25日2時9分,第46顆北斗導航衛星成功發射。作為北斗三號第2顆傾斜地球同步軌道衛星,它將以更廣的區域、更高的精度,增強北斗三號整體技術指標。

目前,中國北斗正以世界領先的速度部署全球導航“大棋局”。當美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略等紛紛以單一軌道衛星部署星座時,北斗獨樹一幟地采用三種軌道衛星組成混合導航星座,為國際衛星導航技術體系貢獻了中國方案。這樣的布局有何奧妙?記者走進了“北斗大本營”航天科技集團五院一探究竟。

三類“棋子”均不凡

北斗三號目前已成功發射了21顆衛星,包括18顆MEO衛星(中圓軌道衛星,因小巧靈活被網友親切地稱為“萌星”)、1顆GEO衛星(地球靜止軌道衛星,被北斗人稱為“吉星”)和2顆IGSO衛星(傾斜地球同步軌道衛星,被北斗人稱為“愛星”)。

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這三類“棋子”落在縱橫交錯的“棋盤”上各司其職。萌星是全球組網的主力,不辭辛勞地繞著地球轉,讓星下點軌跡不停地畫著波浪線,以求覆蓋更廣闊的區域;吉星始終隨著地球自轉而動,以便時刻聚焦祖國;愛星則如同辛勤的蜜蜂,讓自己的星下點軌跡始終聚焦亞太地區,跳著8字舞。

三類“棋子”并非首次聯手,在北斗二號系統中,他們就聯袂展現了非凡作用。

立足國情巧布局

有同學可能會問,別國導航系統都是以單一軌道衛星部署,北斗系統為什么有三種軌道衛星?這要從北斗發展路線之爭說起。

北斗起步之初,該走什么樣的道路,是一步跨到全球組網,還是小步快跑、分階段跨越?在激烈的思想碰撞中,意見漸漸傾向于后者。

曾參與技術路線討論的北斗一號衛星總設計師范本堯院士說:“系統一下建那么大(全球組網),需要大量的時間和資金。當時剛剛改革開放,用戶集中在國內、周邊。因此,‘先區域、后全球’的技術途徑很正確,符合中國國情,具有中國特色?!?/p>

中國-亞太-全球,三步走的路線決定了北斗的格局。前兩步,北斗需要鎖定中國和亞太地區提供服務,吉星和愛星顯然更有優勢,而萌星則不太經濟實惠,況且當時萌星上的很多關鍵技術尚未突破。但也不能完全放棄萌星,必須通過實踐驗證技術,畢竟最終要邁向全球。

為此,五院北斗人首次建成了 GEO/IGSO/MEO 混合星座,以最少的衛星數量建設了集基本導航、位置報告等多種業務于一體的北斗二號區域衛星導航系統,成為世界上區域衛星導航系統建設的典范。在該系統的建設中,通過4顆萌星在軌運行,逐步攻克了一系列瓶頸問題。因此當北斗開啟全球組網征程后,躍升為主力的萌星得以大顯神威。

此時吉星和愛星就可以退出歷史舞臺了嗎?當然不!北斗人充分考量了吉星和愛星的優勢,為他們設計了數量不多、作用卻很關鍵的崗位。他們不僅承擔著配合萌星、增強北斗三號整體技術指標的“助攻”職責,還攜帶了很多“神器”,為未來的北斗之路進行拓展和驗證。

獨特棋盤顯功底

方案設計再智慧,最終還要付諸現實,這考驗著北斗人的技術實力和精神意志。

為建成北斗二號系統,五院突破了混合導航星座設計、高穩定性信號播發通道、有源和無源定位一體化、星載原子鐘高精度高穩定熱控等眾多關鍵技術,首次實現導航定位、短報文通信、差分增強三種服務融為一體。

吉星、愛星用于高精度導航的系列關鍵技術,get!

愛星、萌星靈活高效的空間數據管理系統,提高衛星信息管理和自主運行水平,get!

……

北斗系統建設邁入第三步后,五院實現了我國導航衛星能力的提升和跨越:

我國首個全桁架式衛星平臺,承載效率等指標達國際一流水平,get!

首次實現獨具特色的新型導航信號播發,極大提升了用戶抗干擾能力和測距精度,get!

突破多軌道混合星座星間鏈路技術,實現導航星座“一站式管理”,get!

突破衛星自主健康管理技術,衛星信號非計劃中斷次數達到國際先進導航衛星服務水平,get!

……

隨著清單上的瓶頸問題被逐項劃去,北斗將核心技術牢牢掌握在自己手中,闊步走向世界。

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