文|老白
▊卫星定位在军事领域的应用
卫星定位制导在现代化作战中占据了非常重要的地位,在以美国为首的多国部队开始实施沙漠风暴行动之前,美国就已经部署完成第一个GPS导航星座,并在随后的作战中,通过庞大的GPS导航星座为整个海湾战区提供每天24小时的二维导航定位服务和每天19小时的三维导航定位服务。
▲讲堂特刊视频
▊太空将演变成新的战场
这种高水平作战让原本需要数十架轰炸机、投弹数百吨才能完成的轰炸任务,变成仅需2枚导弹在数百公里外突袭发射即可完成,甚至高精度的制导能让第二枚导弹精准通过第一枚炸开的缺口钻进去。
由此可见GPS精确制导在高级战争中具有非常重要的作用,从海湾战争、“沙漠之狐”军事行动到科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中,美军的GPS技术在不断成熟完善。
依托独一无二的GPS系统进行高水平的作战,甚至在后续还进入商业化领域,为电子设备,商用地图和飞行器等提供商业制导,无论是军事领域还是商业领域都具有极高的价值。
作为全球最早进行卫星制导的国家,美国控制着商业化和军事应用领域已经非常成熟的GPS系统,这套系统包含了军用和民用两种信号,都由美国空军控制,本质上依然还是一个军用卫星导航系统,当然军用信号和民用信号的定位精度不是一个级别的。
美国空军可以干扰控制商业型号,因此在全球范围内使用GPS信号的地区都将会受到美国的控制和感染。
曾经在1999年印度和巴基斯坦的一场战争中,在战争后期美国直接关停了印巴战区所有的GPS服务,从而导致双方依赖GPS的所有设备都无法使用,给双方造成巨大损失。
GPS系统控制权在美国手里,美国不想让你用你就用不了,甚至在关键时刻能让你成为瞎子,功败垂成,如果整个国家的制导导航技术,甚至军事武器上都依靠美国的GPS系统。
那么作为实际控制者的美国可以随时停止GPS服务、增加干扰、乃至提供虚假位置服务信息,这样对于商业民用,乃至于军事领域都是非常致命的。
为了摆脱被美国卡脖子的滋味,世界各国都开始进行本国的精确卫星制导系统的研发,目前比较成熟的是全球四大卫星导航系统,分别是美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)、欧盟伽利略定位系统(Galileo)和中国的北斗卫星导航系统(BDS)。
中国北斗卫星导航系统发展于东方红一号卫星发射成功的6个月之后,那个时候中国就已经完成第一份导航卫星论证,并着手进行中国自主导航系统的设计开发,并取代号为-灯塔计划。
不过那个时候因为国家经济和科技实力等因素,无法实现这个目标,所以一直在进行技术积累和研制,积累了大量的工程经验。
时间来到了上个世纪90年代,当时的美国第一次使用还未完全成熟的GPS全球卫星定位系统进行海湾战争,这种卫星导航系统是人类首次以武器制导的形式进行大规模使用,并且大获成功。
这让中国与世界都感受到了拥有导航卫星的重要性,所以在1994年2月,一份名为《关于印发双星导航定位系统工程立项报告》的通知问世,这标志着中国北斗一号正式上马。
不过相对于财力和科技水平比较高的美国而言,中国早期的北斗工程科研经费、技术基础、人才队伍均十分匮乏,无法直接一步到位建造全球导航系统。
所以中国的北斗之路走了三步走的模式,第一阶段是北斗一号系统,这个系统由两颗地球静止卫星提供中国本土区域定位服务,是北斗卫星导航的试验系统。
在2002年卫星成功升空入轨成功之后,中国成为世界上继美国和俄罗斯之后,第三个拥有卫星导航定位系统的国家。
北斗一号系统是以早期通讯卫星完成的双星定位试验发展而来,因此具有其他导航系统没有的短报文功能,所以在2008年5月12日的汶川大地震中发挥了重要的作用。
当时地震震中通讯全部中断,有一支携带北斗终端的救援队伍,通过北斗短报文技术将消息传递出来,成为震区当时唯一的通讯方式,大大提升救援的效率和进度。
在北斗第一代系统建设的时候,太空中最佳轨道和黄金导航频段都被前俩个国家占据了,所以在频段争夺中出现了最重要的一场战斗。
在北斗第二代系统北斗二号系统的建设的同一时间,欧盟的伽利略卫星导航系统也进行统一频段的申请,当时国际上为了解决归属问题,国际电信联盟做出了从申请日期开始,7年内完成卫星发射入轨和信号接收的先用先得,逾期作废的方案,这让当时的第二代北斗系统进入了最紧张的局势。
第二代北斗系统是一个包含14颗卫星的全球卫星导航系统,分为5颗静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星、4颗中地球轨道卫星,主要为亚太地区提供定位、测速、授时和短报文通信服务。
当时在与欧盟竞争频段的时候,科研人员发现在卫星上使用的国产铷原子钟与实际需求有所差距,一般情况下可以从欧洲引进核心器部件星载原子钟!
但是当时欧洲作为竞争对手肯定不可能跟你合作,所以国内的科研人员认定了关键的核心技术必须得自主研发的决心,因为星载原子钟是为导航卫星提供时间频率基准,是决定卫星定位和授时精度的基础,就像是导航卫星大脑一样重要的核心部件。
在我国组织3家单位攻克这项关键技术之后,于2007年4月14日,搭载中国钟的北斗二号系统首颗卫星发射升空,在发射的80多个小时之后,该卫星传回了第一组清晰的信号!
这一刻距离国际电信联盟规定的频率启用最后时限已不到4个小时,成功进入了全球卫星导航系统的俱乐部。
从此之后,中国北斗开始了全新的征程,并以百分百的成功率在32个月中发射了30颗北斗三号组网星和2颗北斗二号备份星,以月均一颗星的速度创造了世界导航卫星组网发射的新纪录。
北斗系统精准授时功能让中国人把时间这一物质周期变化的规律掌握在自己手里,摆脱了完全依靠美国GPS全球定位系统的依赖,每颗北斗卫星都装载着高精度原子钟,这是目前人类对精准时间计算的极致水平。
依托北斗系统,能让中国的高铁、救灾减灾、农林牧渔、手机通信设备等商业民用领域更加可靠精确,目前的大多数智能手机都已经完全支持北斗系统。
北斗能提供更加精准的定位和授时,站在商用的角度,北斗将会在世界范围内以完全不输美国GPS全球定位系统提供高水平的服务。
在军事的角度,北斗系统能给中国的武器提供更高水平的武器制导、战区作战导航等支持,并且是完全自主控制自主技术,是完全属于中国的国家时间,对于一个国家的安全和战略意义非常重大。
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