【文/大包】

第二枚戰(zhàn)斧導(dǎo)彈，沿著第一枚炸開(kāi)的缺口精準(zhǔn)打擊——解放軍被震驚了。

那一年，GPS一戰(zhàn)成名。

1990年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)。美軍的導(dǎo)航衛(wèi)星還只有15顆，每天只能提供15小時(shí)的服務(wù)。一切都還不成熟。

當(dāng)時(shí)的美國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)理查德·切尼卻很有底氣：“伊拉克絕對(duì)不會(huì)想到，在沒(méi)有任何地形特征的情況下，我軍能夠勝利地橫穿西部沙漠?！?

一個(gè)新名詞誕生了：“外科手術(shù)式打擊”。戰(zhàn)爭(zhēng)的結(jié)果已經(jīng)載入史冊(cè)，那是一場(chǎng)高科技之戰(zhàn)。想象一下，數(shù)十架轟炸機(jī)、投彈數(shù)百噸才能完成的水壩轟炸任務(wù)，變成只需要2枚導(dǎo)彈在數(shù)百公里外突襲發(fā)射，甚至第二枚可以通過(guò)第一枚炸開(kāi)的大壩缺口鉆進(jìn)去。

GPS為數(shù)百架美軍戰(zhàn)機(jī)提供精確導(dǎo)航，大大提高了美軍F-16和B-52戰(zhàn)機(jī)的攻擊精度，隱身戰(zhàn)機(jī)和巡航導(dǎo)彈幾乎也全部依靠GPS來(lái)選擇最佳的隱蔽進(jìn)攻路線。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后，第一次世界大戰(zhàn)前后誕生的陸基無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，被美國(guó)首先取代為GPS衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)。

當(dāng)時(shí)，被新聞報(bào)道震撼的人們都想問(wèn)，GPS怎么來(lái)的？

擱置十年

1957年10月4日，蘇聯(lián)成功發(fā)射了人類歷史上第一顆人造衛(wèi)星“斯普特一號(hào)”，兩個(gè)美國(guó)人密切關(guān)注著這件人類歷史上的大事。這是兩個(gè)物理學(xué)家，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)，這顆衛(wèi)星的頻率出現(xiàn)了偏移，經(jīng)研究原來(lái)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的多普勒頻移效應(yīng)。他們又研究發(fā)現(xiàn)，在地面上架設(shè)多部接收機(jī)，就可以根據(jù)接收到的信號(hào)的不同頻差推算出這個(gè)衛(wèi)星的具體位置。

那如果反過(guò)來(lái)呢？五角大樓想知道，如何在茫茫大海中找到軍艦的位置。好像有思路了。

1958年2月1日，美國(guó)成功發(fā)射了“探險(xiǎn)者一號(hào)”衛(wèi)星。1958年5月17日，毛澤東豪邁宣布“我們也要搞人造衛(wèi)星”。當(dāng)時(shí)的毛澤東可能并不知道，GPS系統(tǒng)的前身，也就是美軍的子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)，已經(jīng)在那一年開(kāi)始研制。

1970年4月12日，“兩彈一星”工程中的“一星”終于迎來(lái)了成功發(fā)射，東方紅樂(lè)曲響徹太空。這時(shí)定位導(dǎo)航衛(wèi)星已經(jīng)進(jìn)入了決策層的視野。因?yàn)?958-1964年間，美國(guó)海軍和美國(guó)空軍分別制定并實(shí)施了全球定位計(jì)劃Tinmation和621-B，此后又被美國(guó)國(guó)防部合二為一。

1978年美軍開(kāi)始實(shí)施GPS計(jì)劃，中國(guó)科學(xué)家也沒(méi)有停止過(guò)對(duì)中國(guó)的定位導(dǎo)航衛(wèi)星的論證。但按當(dāng)時(shí)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件，想搞一套GPS還是遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想。

能不能盡量用較少的衛(wèi)星資源建立中國(guó)自己的“GPS”？后來(lái)獲得“兩彈一星”功勛的陳芳允院士，提出了雙星定位方案，并在1989年演示成功，實(shí)現(xiàn)了地面目標(biāo)利用兩顆衛(wèi)星快速定位、通信和定時(shí)一體化。

但由于種種原因，陳芳允的計(jì)劃還是被擱置了。演示成功的那一年，美國(guó)的第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功。也是在那一年，被5年前國(guó)慶閱兵式上“我國(guó)首臺(tái)億次巨型機(jī)銀河-I”的彩車震撼，放棄北大選擇國(guó)防科大的王飛雪，步入了大學(xué)校園。

第二年，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)了，也把中國(guó)人打醒了，被擱置十年的雙星定位方案馬上啟動(dòng)。

GPS這類系統(tǒng)方案中，第一個(gè)要解決的問(wèn)題就是：衛(wèi)星該采用低、中、高哪種軌道？如果采用低軌道，發(fā)射成本比較低，精度比較高，但若覆蓋全球的話則需要200顆衛(wèi)星，這樣浩大的工程，連美國(guó)也負(fù)擔(dān)不起。

如果采用高軌道，理論上三顆衛(wèi)星就能覆蓋全球，但定位精度會(huì)很低，而且高軌道衛(wèi)星的發(fā)射難度大。

美國(guó)采用了24顆衛(wèi)星中軌道的折中方案。而中國(guó)當(dāng)時(shí)的國(guó)情是既沒(méi)錢也沒(méi)經(jīng)驗(yàn)，在起步階段選擇了只在高軌道發(fā)射兩顆星，靜止在中國(guó)上空為中國(guó)服務(wù)?？臻g中三個(gè)坐標(biāo)才能定位，北斗一代在雙星定位方案中有個(gè)高度儀，用戶需要自測(cè)高程，并將結(jié)果作為第三個(gè)坐標(biāo)。真是夠節(jié)省的！

倉(cāng)庫(kù)實(shí)驗(yàn)

1995年，還在讀博士的王飛雪，聽(tīng)到一個(gè)消息。正在前進(jìn)中的北斗一代系統(tǒng)建設(shè)遇到了瓶頸問(wèn)題——信號(hào)快速捕獲，國(guó)內(nèi)十幾家單位、幾十位知名專家10年沒(méi)能攻破。

“為什么不可以另辟蹊徑？”王飛雪和幾個(gè)同伴夜以繼日的奮戰(zhàn)了好多天，寫(xiě)出一個(gè)新算法，紅著眼睛交給導(dǎo)師也是系主任莊釗文。莊釗文在計(jì)算驗(yàn)證后眼前一亮，但他知道，事情不簡(jiǎn)單。各種質(zhì)疑聲不絕于耳?！斑@是事關(guān)國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的重大科研項(xiàng)目，豈是兒戲？”“這個(gè)難題別人耗費(fèi)10年功夫也沒(méi)有攻克，幾個(gè)年輕人能行？”不少專家甚至認(rèn)為這是一個(gè)“根本不可能實(shí)現(xiàn)”的方案。

莊釗文帶著這幾個(gè)年輕人去找一位老先生。老先生跟這幾個(gè)年輕人說(shuō)，你們還需要用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明你們?cè)诩埞P當(dāng)中得出的這個(gè)結(jié)論。

這幾個(gè)年輕人拿著4萬(wàn)嘗試經(jīng)費(fèi)和一臺(tái)臺(tái)式計(jì)算機(jī)，找了一個(gè)十平方米的倉(cāng)庫(kù)改造成實(shí)驗(yàn)室。整整3年，他們一無(wú)所獲，但沒(méi)有放棄?！耙?yàn)楹茈y，我很興奮，一心想搞清楚?！蓖躏w雪說(shuō)，“最初的電路板模型大如門板，光芯片就有192塊，后來(lái)芯片壓縮到63塊，改成了3塊小板?！?

三年后的一天，他們像往常一樣打開(kāi)設(shè)備，調(diào)試等待，突然間有人說(shuō)你看你看上面有一個(gè)信號(hào)，所有人把頭都湊在這個(gè)小小的屏幕前，他們不相信自己的眼睛，于是重新做了一次實(shí)驗(yàn)，信號(hào)如約而至，幾個(gè)小伙子抱在一起跳啊、笑啊、哭啊。

系主任莊釗文又帶著王飛雪和幾個(gè)同學(xué)去找那位老先生。老先生召集20多個(gè)專家開(kāi)了一次論證會(huì)，當(dāng)看到顯示器上脈沖閃耀，信號(hào)捕捉成功的一刻，在場(chǎng)的專家們一起起身鼓掌。

這位老先生正是陳芳允。作為中國(guó)衛(wèi)星測(cè)量控制技術(shù)奠基人，陳芳允當(dāng)時(shí)是中國(guó)北斗一代系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)師。而王飛雪，現(xiàn)在是國(guó)防科大衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)工程研究中心主任。

用不到GPS系統(tǒng)1/3的時(shí)間和1/4的經(jīng)費(fèi)，中國(guó)在2004年建成了北斗一代，成為繼美、俄之后，世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。這只是第一步。

北斗一代只是“北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)”，雖然達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，但其定位精度自然遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不過(guò)GPS，前面說(shuō)了，原因主要在于只有兩顆高軌道衛(wèi)星的節(jié)省。在GPS的反襯下，中國(guó)北斗一代因性能不強(qiáng)而受到詬病。

初顯身手

汶川縣城的通信全部中斷了。

2008年5月12日下午14點(diǎn)28分，汶川發(fā)生了里氏8.0級(jí)地震，由于震中受災(zāi)極其嚴(yán)重，通信、電力、交通全部都被破壞殆盡，抗震救災(zāi)指揮部完全無(wú)法與震中取得聯(lián)系。

13日12時(shí)，總站值班監(jiān)控屏幕上，一個(gè)紅點(diǎn)跳入值班人員眼簾，“災(zāi)區(qū)有人使用北斗了！”隨著一聲驚叫，大家的眼光聚焦到災(zāi)區(qū)的電子地圖上，只見(jiàn)這個(gè)紅點(diǎn)沿著馬爾康、黑水的317國(guó)道急進(jìn)汶川?！斑@是哪支部隊(duì)？”衛(wèi)星導(dǎo)航定位指控中心工作人員欣喜之后發(fā)出疑問(wèn)。

“北斗一號(hào)”衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)雖然具備雙向通信功能，但出于保密的原因，指控中心只能“看”到信號(hào)，不能解讀定位終端發(fā)射信息的內(nèi)容。

最后查到，這確實(shí)是一支武警救援部隊(duì)奉命前往災(zāi)區(qū)。隨即，一條條信息涌入指揮大廳的屏幕上：“我支隊(duì)已于11時(shí)以摩托化向成都方向機(jī)動(dòng)”、“美英法等國(guó)游客被困臥龍人員安全”、“臥龍?zhí)貐^(qū)請(qǐng)求空投帳篷和藥品”……

14日，總站受命派出北斗導(dǎo)航應(yīng)急分隊(duì)，攜帶近千臺(tái)用戶機(jī)緊急奔赴災(zāi)區(qū)，迅速架起軍隊(duì)抗震救災(zāi)指揮部與災(zāi)區(qū)一線各級(jí)指揮機(jī)構(gòu)的溝通橋梁，實(shí)現(xiàn)了抗震救災(zāi)的順暢指揮。之后，安裝在唐家山堰塞湖的北斗水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不斷傳回最新水情數(shù)據(jù)，為排險(xiǎn)提供可靠決策依據(jù)；加裝在抗震救災(zāi)直升機(jī)上的北斗裝備，有效解決了山區(qū)復(fù)雜環(huán)境下航跡監(jiān)視、通信聯(lián)絡(luò)等問(wèn)題，提高了飛行安全系數(shù)。

這就是北斗的首次成功應(yīng)用的故事。北斗一代，因?yàn)楸炔贿^(guò)GPS和海事衛(wèi)星被罵得最多的一代，在地震時(shí)卻發(fā)揮出了不受地面影響的優(yōu)勢(shì)。

由于美國(guó)的做法是定位和通信衛(wèi)星各司其職，所以GPS不具備北斗這樣的通信功能。北斗一代的大部分信道資源必須讓給定位數(shù)據(jù)的傳送，所以通信上不能語(yǔ)音，只能短信，可沒(méi)想到，真派上了大用場(chǎng)。

就是這個(gè)在罵聲中成長(zhǎng)起來(lái)的北斗一代，成為了救援指揮部隊(duì)和前線救援人員最得力的通信助手，最大限度地保證了“72小時(shí)黃金搶救時(shí)間”的有效利用，彰顯了北斗服務(wù)民生的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

“伽利略”姻緣

1983年，韓國(guó)客機(jī)因?qū)Ш焦收险`入蘇聯(lián)領(lǐng)空被擊落，美國(guó)政府開(kāi)始重視衛(wèi)星導(dǎo)航的民用性，時(shí)任總統(tǒng)里根決定開(kāi)放GPS給民眾使用，GPS由軍方專用變?yōu)檐娒窆灿谩?

1996年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)克林頓發(fā)布《國(guó)家GPS政策》，承諾免費(fèi)持續(xù)對(duì)民用開(kāi)放GPS標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)；鼓勵(lì)各國(guó)引入使用GPS，激勵(lì)GPS民用設(shè)備制造商、應(yīng)用開(kāi)發(fā)商和增值服務(wù)商進(jìn)入民用市場(chǎng)。隨著2000年GPS被寫(xiě)入《美國(guó)法典》，GPS軍民兩用性得到了法律形式的確認(rèn)。

早期，GPS系統(tǒng)在所有的民用信號(hào)上放了干擾。后來(lái)為應(yīng)對(duì)俄羅斯/蘇聯(lián)的格洛納斯系統(tǒng)挑戰(zhàn)，取消了這個(gè)干擾，定位精度就得到極大提高。但是，GPS開(kāi)放的只是民碼，定位精度仍然比美國(guó)軍方使用的軍碼差了十倍。

天下沒(méi)有免費(fèi)的午餐，美國(guó)為什么要免費(fèi)提供GPS服務(wù)？一個(gè)很重要的原因是，要收費(fèi)，在技術(shù)上做不到。GPS是單向通信體制，只管發(fā)信號(hào)，是誰(shuí)在接收并使用這些信號(hào)卻不知情，也就無(wú)法收費(fèi)。

美國(guó)索性“免費(fèi)”提供服務(wù)，再通過(guò)收費(fèi)的產(chǎn)品，衍生出一個(gè)龐大的國(guó)際性產(chǎn)業(yè)，既能使美國(guó)自身相關(guān)的高科技公司受益，又輸出了強(qiáng)大的國(guó)家軟實(shí)力。雖然美國(guó)政府在GPS不同發(fā)展階段頒布了一系列國(guó)家政策，但是其核心思想有不變的特性：維護(hù)GPS全球領(lǐng)先地位，獲取軍事和經(jīng)濟(jì)效益。

但是美國(guó)隨時(shí)可以停止GPS民碼服務(wù)、增加干擾、乃至提供虛假位置服務(wù)信息。如果別的國(guó)家的軍事系統(tǒng)上安裝美國(guó)GPS，就受制于人，在關(guān)鍵時(shí)刻可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。

這事情還真發(fā)生過(guò)。1999年印巴Kaigil戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美國(guó)直接關(guān)停了印巴戰(zhàn)區(qū)的所有GPS服務(wù)，導(dǎo)致雙方依賴GPS的設(shè)備無(wú)法使用，給雙方造成巨大損失。

所以不僅是中國(guó)，美國(guó)的盟友也想搞一套自己的系統(tǒng)。法國(guó)前總統(tǒng)希拉克曾感慨地說(shuō)：“沒(méi)有自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，歐洲將不可避免地成美國(guó)的附庸?！?

盡管美國(guó)反復(fù)勸阻，歐洲還是鐵了心要搞自己的伽利略系統(tǒng)。

一天，科技部國(guó)家遙感中心副主任張國(guó)成回家時(shí)，兒子問(wèn)他伽利略計(jì)劃是怎么回事。張國(guó)成趁機(jī)做了次“科普”，兒子這下才知道，原來(lái)代表中方在中歐伽利略計(jì)劃技術(shù)合作協(xié)議上簽字的人就是他的父親。

4年前，歐盟委員會(huì)副主席德帕拉西奧在和時(shí)任國(guó)家總理朱镕基會(huì)晤時(shí)表示，歡迎中國(guó)參與伽利略計(jì)劃。中國(guó)和歐盟都希望合作研發(fā)自己的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，而相對(duì)獨(dú)立于美國(guó)的GPS技術(shù)。在后來(lái)的談判中雙方一拍即合，中國(guó)拿出2億歐元“入會(huì)”。

但中國(guó)真正的“入會(huì)費(fèi)”其實(shí)沒(méi)那么多。根據(jù)協(xié)議，中國(guó)第一階段投入7000萬(wàn)歐元，其中只有500萬(wàn)歐元是支付外匯，相當(dāng)于“入會(huì)費(fèi)”，另外6500萬(wàn)歐元將以實(shí)物形式支付。也就是說(shuō)，科技部將撥出經(jīng)費(fèi)，由國(guó)內(nèi)的科研生產(chǎn)單位來(lái)承擔(dān)項(xiàng)目，進(jìn)行設(shè)備研制等。這為中國(guó)的機(jī)構(gòu)和企業(yè)爭(zhēng)取到了相當(dāng)大的利益，在艱難的談判之后，歐盟也作了讓步。

誠(chéng)心加入伽利略計(jì)劃的中國(guó)，將自己的“北斗”定位為區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)。但事情卻起了變化。

進(jìn)入2005年，歐洲政治開(kāi)始轉(zhuǎn)向，之前“親華”的德國(guó)總理施羅德黯然退隱，由來(lái)自親美政治家默克爾擔(dān)任德國(guó)新總理，而法國(guó)也進(jìn)入了領(lǐng)導(dǎo)人交替的時(shí)代，希拉克的影響力逐漸下降，親美的薩科齊于2007年開(kāi)始擔(dān)任法國(guó)總統(tǒng)。

在伽利略計(jì)劃的財(cái)政和利益分配上，歐盟也開(kāi)始排擠中國(guó)，將中國(guó)關(guān)在了“伽利略”核心決策的大門之外。中國(guó)對(duì)“伽利略”的影響，甚至比不上沒(méi)有為信號(hào)擴(kuò)增系統(tǒng)支付一分錢的日本和印度。加上中國(guó)不可能接受國(guó)防上與日本、印度使用相同的系統(tǒng)，于是中國(guó)開(kāi)始把注意力轉(zhuǎn)移到沉寂數(shù)年的“北斗”系統(tǒng)上。

頻率之爭(zhēng)

法國(guó)前總統(tǒng)希拉克說(shuō)過(guò)，伽利略是為了避免歐洲淪為美國(guó)“技術(shù)附庸”的系統(tǒng)。他后來(lái)又說(shuō)，可事情怎么發(fā)展成了這樣，再這樣下去，歐盟將陷入受中國(guó)制約的境地。

這戲劇性的變化，要從頻率資源說(shuō)起。

在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)初始階段，頻率資源相對(duì)比較充沛，建設(shè)時(shí)間較早的GPS系統(tǒng)和GLONASS系統(tǒng)不存在頻率資源的沖突問(wèn)題。到了北斗系統(tǒng)和“伽利略”系統(tǒng)建設(shè)的時(shí)候，頻率爭(zhēng)奪戰(zhàn)就非常明顯了。

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)家能夠先把這顆衛(wèi)星發(fā)射上去，并且衛(wèi)星向下發(fā)射這個(gè)頻率的信號(hào)，以后這個(gè)頻率資源就是他的了。這就不可避免地遇到了衛(wèi)星軌道和頻率爭(zhēng)奪的問(wèn)題。

先占先得的原則，顯然是發(fā)達(dá)國(guó)家為自己的利益設(shè)計(jì)的，貌似公平，其實(shí)就不給發(fā)展中國(guó)家機(jī)會(huì)。但人算不如天算，歐洲出現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)危機(jī)，“伽利略”系統(tǒng)資金鏈斷了。當(dāng)時(shí)“伽利略”系統(tǒng)提前申請(qǐng)了頻率資源，并發(fā)射衛(wèi)星占領(lǐng)了軌位。但是衛(wèi)星并沒(méi)有開(kāi)通，只是占了軌道但沒(méi)占頻率。

“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?！北倍奉l率設(shè)計(jì)與國(guó)際協(xié)調(diào)首席專家譚述森說(shuō)。

經(jīng)過(guò)復(fù)雜的頻率設(shè)計(jì)與周密的干擾仿真計(jì)算，創(chuàng)造性地提出了衛(wèi)星導(dǎo)航頻譜共用與兼容性評(píng)估準(zhǔn)則。經(jīng)過(guò)與幾十個(gè)國(guó)家 300 多次艱苦的談判， “北斗”終于爭(zhēng)取到了系統(tǒng)發(fā)展所必需的寶貴頻率資源。

2007年4月17日，是北斗系統(tǒng)申報(bào)的頻率資源的最后期限，要求北斗試驗(yàn)星必須提前發(fā)射。

衛(wèi)星發(fā)射通常只有延遲，沒(méi)有提前。為了爭(zhēng)奪這個(gè)戰(zhàn)略資源，經(jīng)過(guò)各個(gè)部門的通力協(xié)作，截至4月14日長(zhǎng)征三號(hào)甲火箭完成所有準(zhǔn)備工作，在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心豎起等待發(fā)射。然而4月14日凌晨4點(diǎn)07分，現(xiàn)場(chǎng)又發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，火箭有一個(gè)連接器沒(méi)有按照規(guī)定脫落，如果三分鐘內(nèi)不能解決這個(gè)問(wèn)題的話，對(duì)火箭、衛(wèi)星甚至發(fā)射場(chǎng)都會(huì)是滅頂之災(zāi)。

當(dāng)時(shí)的發(fā)射指揮員在一分鐘內(nèi)下了7道指令，4點(diǎn)11分的時(shí)候，火箭帶著北斗試驗(yàn)星成功升空。

4月14日發(fā)射北斗試驗(yàn)星，4月15日衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)變軌，4月16日始向下發(fā)送信號(hào)，在距離4月17日北斗申請(qǐng)的頻率資源失效前24個(gè)小時(shí)內(nèi)，中國(guó)正式啟用了北斗申報(bào)的頻率資源。

但這顆衛(wèi)星進(jìn)入軌道不久，遭遇大功率復(fù)雜電磁干擾，信號(hào)接收成功率不足50%。要是不解決，即將組網(wǎng)的10多顆衛(wèi)星發(fā)射計(jì)劃將無(wú)限期推遲。

要在小小的衛(wèi)星上增加抗干擾設(shè)備，打造電磁盾牌，“好比把一頭大象裝進(jìn)一個(gè)小冰箱。”這個(gè)問(wèn)題，后來(lái)又是王飛雪團(tuán)隊(duì)解決的，他立了軍令狀，在3個(gè)月內(nèi)，拿出了具有超強(qiáng)抗干擾能力的衛(wèi)星載荷，將我國(guó)北斗衛(wèi)星抗干擾能力整整提高了1000倍。時(shí)任我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航工程總設(shè)計(jì)師孫家棟院士感慨：“你們是李云龍式的科研團(tuán)隊(duì)，關(guān)鍵時(shí)刻敢于亮劍，亮劍必勝！”

中國(guó)北斗二代把軌道和頻率都占上了，由于頻率覆蓋問(wèn)題，除非中國(guó)事先同意，否則“伽利略”常規(guī)公共服務(wù)信號(hào)便無(wú)法用于軍事目的。這就是希拉克那句話的緣由了。

而在談判桌的背后，可不只是爭(zhēng)取搶先發(fā)射那么簡(jiǎn)單，背后是中國(guó)攻克一個(gè)個(gè)核心技術(shù)，繞開(kāi)歐美專利的實(shí)力。曾多次參加中美、中俄、中歐等國(guó)際談判的王飛雪說(shuō)：“實(shí)力，你必須拿出自己的看家本領(lǐng)，讓世界看到你的實(shí)力?！?

自主可控

肖恩·康納利的《偷天陷阱》里，兩個(gè)大盜利用兩地時(shí)間不統(tǒng)一來(lái)竊取巨款。時(shí)間就是金錢。

授時(shí)，是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除了導(dǎo)航定位服務(wù)外，另一個(gè)重要功能。

跨海大橋、海底隧道，許多臺(tái)起重機(jī)一起合作，動(dòng)輒上千米的作業(yè)面，時(shí)間上差一點(diǎn)，就失之毫厘謬以千里。北斗授時(shí)的同步精度已經(jīng)到了納秒級(jí)，比用電纜連起來(lái)搞“同步控制”的電信號(hào)傳輸延時(shí)還要小的多，真是做到了“心有靈犀”，分毫不差。

衛(wèi)星要有高穩(wěn)定的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，需要星載原子鐘，這是導(dǎo)航衛(wèi)星的“心臟”。在建設(shè)北斗之前，中國(guó)原子鐘技術(shù)非常薄弱，原子鐘產(chǎn)品全靠進(jìn)口。進(jìn)口鐘不僅價(jià)格昂貴，而且關(guān)鍵技術(shù)掌握在別人手里，將使北斗系統(tǒng)潛伏巨大安全隱患。

“我們自己的導(dǎo)航衛(wèi)星一定要用我們自己研制的原子鐘！”北斗系統(tǒng)總師、“兩彈一星”元?jiǎng)讓O家棟說(shuō)。

原子鐘工作原理涉及量子力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)以及光學(xué)等學(xué)科，指標(biāo)要求相當(dāng)苛刻。中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所、航天科技集團(tuán)空間技術(shù)研究院、航天科工集團(tuán)二院 203 所等單位對(duì)星載銣原子鐘一系列關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展攻關(guān)。

這是一項(xiàng)非?！鞍救恕钡墓ぷ鳎瑸榱吮ＷC24小時(shí)不間斷地測(cè)試，科研人員經(jīng)常是白天調(diào)試，晚上盯在測(cè)試儀器前，觀察數(shù)據(jù)，一測(cè)就是一整夜。在日夜兼程進(jìn)行調(diào)試的階段，大家就像上了發(fā)條的“鐘”一樣連軸轉(zhuǎn)。

“三天三夜不合眼，那種上眼皮如同墜了鉛的感覺(jué)大家一開(kāi)始很不適應(yīng)，有了第二回、第三回后大家都習(xí)以為常了?！贝蠹易鰤?mèng)經(jīng)常會(huì)夢(mèng)到原子鐘聯(lián)調(diào)的情景：如何接線、如何搭電路、示波器上如何顯示，如同真實(shí)的工作場(chǎng)景一般。有時(shí)，技術(shù)人員一覺(jué)醒來(lái)，立馬翻身下了在辦公室里的行軍床，趕緊將夢(mèng)中的情境記錄下來(lái)，驗(yàn)證、調(diào)試，困擾多日的問(wèn)題竟然解決了。

2005年，203所交付了我國(guó)首批兩臺(tái)星載銣原子鐘工程化初樣鑒定機(jī)，標(biāo)志著我國(guó)原子鐘自主化邁出一大步。2007年，趕上了為爭(zhēng)奪頻率資源提前發(fā)射的北斗試驗(yàn)星，我國(guó)自主研制的星載銣原子鐘上天服役。

如今，我國(guó)已在國(guó)產(chǎn)北斗芯片、模塊、天線等關(guān)鍵技術(shù)方面取得全面突破，已掌握衛(wèi)星導(dǎo)航芯片核心技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，北斗芯片跨入40納米新時(shí)代。

特別值得一提的是，第16顆北斗衛(wèi)星開(kāi)始，首次使用中國(guó)制造的“龍芯”中央處理器（CPU）。國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到95%。衛(wèi)星上有3個(gè)被稱為“單機(jī)”的黑盒子，每個(gè)約有4本400頁(yè)的32開(kāi)圖書(shū)摞起來(lái)那么大。其中兩只黑盒子里，每只裝了2片龍芯1E芯片和4片龍芯1F芯片。龍芯1E負(fù)責(zé)進(jìn)行常規(guī)運(yùn)算，龍芯1F完成數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)控制、通訊等處理功能。

北斗照耀

北斗有五個(gè)非常顯著的特點(diǎn)。

第一，是三種工作頻率。北斗使用的是三頻信號(hào)，GPS使用的是雙頻信號(hào)，這是北斗的后發(fā)優(yōu)勢(shì)。三頻有利于提升抗電離層的干擾，提高定位可靠性。

雖然GPS從2010年5月28日發(fā)射了第一顆三頻衛(wèi)星，但等到GPS衛(wèi)星全部老化報(bào)廢更換為三頻衛(wèi)星還要好幾年。

第二，是有源定位及無(wú)源定位的結(jié)合。有源定位就是接收機(jī)自己需要發(fā)射信息與衛(wèi)星通信，無(wú)源定位不需要。有源定位的好處是當(dāng)你觀測(cè)的衛(wèi)星質(zhì)量很差，仍然可以定位。壞處是在戰(zhàn)爭(zhēng)中會(huì)暴露你的位置信息。

孫家棟院士說(shuō)：“有源與無(wú)源兩種體制的結(jié)合，是中國(guó)北斗的最大特色和亮點(diǎn)，也是中國(guó)北斗的優(yōu)勢(shì)所在?！薄氨倍肥前巳f(wàn)多人干了20多年，我們走了一條絕無(wú)僅有的路，別人都沒(méi)走過(guò)的，我們走成了?！北倍范?hào)總設(shè)計(jì)師助理郭樹(shù)人說(shuō)。

第三，短報(bào)文系統(tǒng)。北斗的獨(dú)門絕活?；谶@個(gè)功能，北斗不但能知道我在哪，還能讓別人知道你在哪。這個(gè)功能有利于求救。汶川大地震讓大家看到了北斗的優(yōu)勢(shì)，震區(qū)唯一的通訊方式就是北斗一代。

第四，建設(shè)開(kāi)通速度。對(duì)比伽利略系統(tǒng)，北斗的建設(shè)速度快。此外北斗采取分步開(kāi)通，而GPS之類必須整個(gè)系統(tǒng)建成后才能使用。北斗在創(chuàng)新的空間星座支持下，僅僅發(fā)射了16顆衛(wèi)星，就于2012年12月27日在亞太地區(qū)正式開(kāi)通運(yùn)行，這有利于加快北斗的商用進(jìn)程。

第五，三種軌道。目前另外三個(gè)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)都采用距離地面20000千米左右的中圓衛(wèi)星軌道，而北斗是唯一采用三種軌道搭配的星座：27顆衛(wèi)星處在距離地面21500千米的中圓軌道，分布在三個(gè)軌道面上，保持55度傾角；5顆衛(wèi)星采取赤道上空35800千米高的地球靜止軌道；3顆衛(wèi)星處在地球同步軌道（也接近35800千米高）、保持約55度傾角。

北斗的地球靜止軌道和傾斜同步軌道是為中國(guó)乃至亞太地區(qū)特殊定制而來(lái)。亞太地區(qū)可以幾乎永久保持至少12顆衛(wèi)星可見(jiàn)，大幅提高該區(qū)域定位精度。

尾聲

12月24日，馬斯克在推特上轉(zhuǎn)發(fā)了《科學(xué)美國(guó)人》雜志的有關(guān)我國(guó)探月工程嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功發(fā)射的文章，并評(píng)論道：“中國(guó)在太空方面的進(jìn)步令人驚嘆，今年他們完成的軌道發(fā)射數(shù)量首次超過(guò)了美國(guó)。”

今年是歷史性的一年。

12月23日，在幾次拖延之后，第三代GPS系統(tǒng)的首星在卡納維拉爾角發(fā)射升空，這是2016年最后一顆GPS-IIF衛(wèi)星升空后，美國(guó)首次發(fā)射GPS系統(tǒng)的新衛(wèi)星。

2018年，我國(guó)一口氣部署了17顆北斗第三代導(dǎo)航衛(wèi)星，同樣在年底，中國(guó)宣布“北斗三號(hào)”基本系統(tǒng)開(kāi)始提供全球服務(wù)。

按照北斗35顆衛(wèi)星的設(shè)計(jì)布局，今年是北斗建設(shè)史上最核心的一年，10箭18星，也創(chuàng)下了全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組網(wǎng)最快紀(jì)錄。世界四大系統(tǒng)中，美國(guó)GPS系統(tǒng)最快紀(jì)錄為一年6星，蘇聯(lián)/俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)為一年9星，歐洲伽利略系統(tǒng)為一年6星。

當(dāng)年，陳芳允院士提出“雙星定位”，僅僅兩顆衛(wèi)星，計(jì)劃被擱置了十年。陳先生去世已經(jīng)18年了，世界真的變了，中國(guó)也真的變了。

小學(xué)有一篇語(yǔ)文課文，叫《要是你在野外迷了路》，許多中國(guó)人都學(xué)過(guò)?！耙悄阍谝巴饷粤寺罚汕f(wàn)別慌張，大自然有很多天然的指南針，會(huì)幫助你辨別方向。”

想給這篇課文加一句：天上還有些星星，是中國(guó)人建成。告訴你位置，還可以告訴最想念你的人。

想向開(kāi)拓中國(guó)北斗事業(yè)的這些科研工作者致敬。

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