北斗三号卫星本月首射,北斗系统为何如此重要?

科普中国-科普融合创作 2017-09-20

    出品:科普中国

  制作:北京云泽洪辉科技赵辉 刘彬

  监制:中国科学院计算机网络信息中心

  今年9月29日,第一批两颗“北斗三号”卫星将从西昌卫星发射中心升空,这是将迄今为止精度最高的北斗卫星,民用定位精度高达2米。

  从2000年10月31日首颗北斗导航实验卫星“北斗-1A”发射算起,中国已经发射总计23颗北斗导航卫星,其中仍在轨工作的有约20颗。

北斗导航卫星星座想象图(图片来自NEW CHINA

  在细说北斗卫星导航系统之前,我们先了解一下什么是卫星导航系统。

  卫星导航系统:星星的灯塔

  卫星导航系统,简称GNSS系统,它是距离我们两万公里的一群星星,它们不会发光也不会发热,甚至我们用肉眼没办法观察到它们,但它们却为我们提供着位置服务。

  在GNSS俱乐部中一共有4位VIP会员,除了大家所熟知的美国GPS系统以外,还包括俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的伽利略系统以及我国自主建设的北斗卫星导航定位系统。

美国GPS系统(图片来自网络)

  何为北斗?为何它如此重要?

  北斗卫星导航定位系统,是我们国家自主建设的卫星导航定位系统,现在正处在建设和应用推广的阶段,它由五颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,预计北斗卫星导航系统将在2020年左右将为我们提供一个全球性的服务。

北斗卫星导航定位系统(图片来自网络)

  北斗系统从诞生到现在,已经通过多方面验证:它的精度和可靠性,完全不输GPS导航系统。

  或许你会问:有GPS了,还要北斗干嘛?

  事实上,GPS系统并没有想象的那么可靠。因为GPS系统只开放了民码信号,而GPS民码信号在战争时候很容易说变就变,因此,为了保障自主权,欧盟建设了伽利略系统。

  对我们来讲也是如此,为了保障信号的可靠性,国家开始建设属于我们自己的北斗系统。除了民码之外,北斗还有军码。军码经过了加密等特殊设计,想要破解它,恐怕只有穿越时空,回到北斗军码设计的现场偷听才能知道咯。

  北斗的应用,只有你想不到

  6月12日23时30分,我国第23颗北斗卫星成功发射。北斗系统已经发射了这么多颗卫星,到底它能干什么呢?

  我国第23颗北斗卫星成功发射(图片来自网络)

  如果大兴安岭发生火灾,北斗系统能够为营救人员提供方位和方向的服务;藏羚羊迁徙,北斗系统可以保护野生动物;在海洋上我们所用的通信定位手段都非常少,北斗卫星导航能够有效保障渔民的生命安全;它还能用于精准农业,用于农业现代化当中非常精密的控制大型车辆定位和监控;大型集装箱航运和海运……

北斗用于渔业(图片来自网络)

  北斗系统不仅提供了位置、导航和授时这样的功能,而且还提供通信功能。美国帕金森教授曾经这样盛赞北斗的导航通信一体化功能:“既能够知道你在哪里,也能够知道我在哪里,这是多么美妙的体验。”

  那么通信到底有什么用呢?举一个简单的例子,《鲁宾逊漂流记》中,男主人公一个人漂流到孤岛上生存了数年。如果这个故事发生在现在,他会怎么办呢?如果选择GPS,他只能知道自己在什么位置,无法通知别人前来救援,所以他还是只能留在荒岛上求生。

鲁宾逊漂流(图片来自网络)

  如果他用的是北斗系统,情况完全不一样了,他既可以知道自己的位置,还能够把他的位置发送给方圆几十公里、几百公里甚至千里之外的人,他很快就可以在救援船上和手持GPS的小伙伴说拜拜了。

  北斗之路,任重道远

  北斗系统非常好用,而且可用,为什么在生活当中我们大家很少用北斗,而用GPS用得多呢?

  GPS卫星导航定位系统比北斗系统早建设了大约20年,20年的历史鸿沟不是我们一朝一夕技术能够填补的。GPS系统的应用推广都已经非常成熟,比如现在最便宜的GPS芯片可能大约两美元左右,而北斗系统的芯片价格,由于量产等原因可能仍然普遍在百元左右。

  用不起制约着北斗发展,但是用不起不是制约主要因素。不敢用、不想用,是制约北斗发展的重要原因。

  但是我们相信北斗这一艘巨轮在大家支持下,在科研工作者的不懈努力下,一定可以继续乘风破浪走向世界!

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