中國為什麼要建立北斗衛星導航系統？北斗衛星導航系統為什麼要分「三步走」？北斗衛星導航系統又經歷了那些艱難險阻？

目前，美國、俄羅斯、中國、歐盟都建立了自己的衛星導航系統。1994年，中國在財政十分拮据的情況下，為什麼要建立自己的衛星導航系統呢？

1
建立北斗衛星導航系統的原因

其直接原因，可以用兩件事說明：

第一，海灣戰爭引發新軍事革命。

1991年，海灣戰爭開創了以空中打擊力量決勝的先例；最亮眼的是精確導引武器，美國GPS為精確導引提供了關鍵技術支持。海灣戰爭引發了一場世界性的新軍事革命，GPS定位系統成為各國關注的焦點。

第二，「銀河號」事件迫使中國發展自主衛星導航。

1993年7月23日，中國「銀河號」貨輪行駛到印度洋上，導航系統突然沒有信號，船隻無法繼續航行。後來得知，原來是美國對伊朗禁運，故意停掉了這個海域的GPS信號。

「銀河號」的消息傳回國內，孫家棟院士與國防科工委副主任沈榮駿聯名「上書」，建議啟動中國的衛星導航工程。1994年12月，北斗導航實驗衛星系統工程獲得國家批准。

儘管衛星導航系統，最早源於戰爭需求，但它的作用遠不止軍事領域，在國民生產生活諸多領域都扮演著重要的角色。

在無人駕駛、測繪、航海、救災等眾多領域，衛星導航系統發揮著無可替代的作用；今天，開車在大城市中穿行，很多「路盲」離開衛星導航，已經寸步難行；

生活中的共享單車、電子圍欄停車等也離不開衛星導航系統；衛星導航系統也為大面積農業機械化耕作提供了便利。

2
北斗衛星導航系統為什麼要三步走？

中國之所以要「三步走」，簡單地說，是因為兩個原因：一是因為當時我們國家窮；二是因為我們國家雖然窮，但中國的科學家們仍自強不息。

早在上世紀60年代，中國就開始研究衛星導航。但這個項目太「燒錢」，這一計劃並未實施。不過，我們的科學家從未放棄衛星導航研究。

到1985年10月，中國科學院和解放軍原總參謀部測繪局聯合開會，「863」計劃倡導者、中科院院士陳允芳提出了一個相對「省錢」的構想：用兩顆地球靜止軌道衛星，就可以覆蓋中國區域。

這一構想，日後被稱為「雙星定位」理論，成為日後北斗一號的雛形。2000年，北斗一號的兩顆衛星發射成功，中國成為繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯之後世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。

1994年立項之後，北斗人開始真刀真槍地幹起來，馬上遇到了囊中羞澀的困境。美國從1973年開始研發GPS，到1994年已投入了超過200億美元，每年維護費就高達5億美元；而1994年，中國包括航天在內7大技術領域的「863」計劃預算一共才100億元人民幣（約14.3億美元）。

窮有窮的辦法，既然不能一口吃個胖子，那就分三口吃。於是，中國將衛星導航系統建設分「三步走」：第一步是覆蓋國內，第二步是覆蓋亞太，第三步再覆蓋全球。這就是北斗一號、北斗二號、北斗三號的由來。

圖片從左至右：北斗三號傾斜地球軌道衛星模型、中圓地球軌道衛星模型、地球靜止軌道衛星模型。圖源：CCTV

3
北斗衛星導航系統經歷了哪些艱難險阻？

北斗衛星導航系統，經歷的艱難險阻實在太多，我們只能了解「冰山的一角」。

第一個艱難險阻是研製原子鐘。

原子鐘的精度，直接決定著衛星導航系統的精度。按北斗總設計師楊長風制定的目標，原子鐘誤差要達到10的負12次方，即每十萬年只出現一秒誤差。原子鐘對整個工程的重要性如同人的心臟，這種核心技術別人絕不會給我們，中國只能靠自己。

中國組建了中科院、航天科技、航天科工三支隊伍，同時攻關。經過兩年拼搏，國產星載原子鐘被研制出來，性能比歐洲原子鐘還要好。

當初我們想買，歐洲不賣；現在歐洲立刻同意賣，而且降價一半，但中國仍堅持用自己的原子鐘。

另一個驚險的瞬間是爭分奪秒打贏頻率保衛戰。

任何一個國家，想要發展自己的衛星導航系統，必須首先向國際電信聯盟（ITU）申請頻率，所以頻率成為美、俄、中、歐四方必須爭奪的寶貴資源。

2000年4月17日，中國向國際電信聯盟提出頻段申請；同年6月5日，歐盟伽利略衛星導航系統也提出了頻段申請。

關於頻率，國際電信聯盟有兩個規則：「先用先得」和「逾期作廢」。所謂「逾期作廢」，指頻率有效期以申請日期開始計算，7年不用作廢。

也就是說，中國北斗二號的首顆衛星必須在2007年4月18日零點之前成功發射並成功播發信號，否則「逾期作廢」。

所謂「先用先得」，就是說中國要和歐盟競賽，因為中歐雙方申請的頻率有一段高度重合，雙方需要競爭頻率。

中國北斗二號2004年啟動，在起跑線上已經輸了歐盟伽利略系統2年。2005年12月28日，歐盟伽利略計劃的首顆實驗衛星被順利送入太空。

讓人意外的是，這顆衛星沒開通頻率，原因是開通頻率需要花錢，此時歐盟手頭緊。中國必須趕緊抓住機遇，但偏偏好事多磨：中國北斗二號首顆衛星已經上了發射架，發現衛星上的應答機出現異常。

經過爭分奪秒搶修，2007年4月14日4時11分，北斗二號首顆衛星成功發射；4月17日20點，衛星發出第一組信號，比國際電信聯盟設定的「七年之限」提前了4個小時。中國的頻率保衛戰取得成功。

北斗二號首顆衛星發射成功，解決了頻率問題，也掃清了主要技術障礙。隨後中國逐漸進入「北斗速度」模式：2018一整年，北斗共發射了18顆衛星，創造了世界紀錄。

2020年6月23日9時43分，最後一顆北斗組網衛星在西昌發射成功。至此，中國耗時26年、先後發射59顆衛星的自主衛星導航系統終於建成。

這意味著，北斗將向全球衛星導航市場發起新的衝擊——這個市場的產值是每年2700多億美元，美國占90%。

◎來源｜上海北斗
◎編輯｜歐達善

【您可能有興趣】
‧ 大陸國務院頒布《新時代的中國北斗》白皮書 願同各國共用北斗系統
‧【犇報專題】北斗衛星全球組網意味著什麼？
‧ 北斗系統最後一顆衛星上天！圖解「中國天團」如何鎖定全球
‧ 中國空間站夢天實驗艙發射任務取得圓滿成功
‧ 中國民營火箭朱雀二號首飛失利，差點超越SpaceX成為液氧甲烷火箭全球首飛