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犯我中华者 虽远必诛

差点替代了北斗,把中国踢出局的伽利略居然瘫痪了!背后是中国与美国、欧洲的暗战

2019-07-19 13:42:00 | 来源: | 参与: 0

  6.自主可控

  肖恩·康纳利的《偷天陷阱》里,两个大盗利用两地时间不统一来窃取巨款。时间就是金钱。

  授时,是北斗卫星导航系统除了导航定位服务外,另一个重要功能。

  跨海大桥、海底隧道,许多台起重机一起合作,动辄上千米的作业面,时间上差一点,就失之毫厘谬以千里。北斗授时的同步精度已经到了纳秒级,比用电缆连起来搞“同步控制”的电信号传输延时还要小的多,真是做到了“心有灵犀”,分毫不差。

  卫星要有高稳定的时间基准信号,需要星载原子钟,这是导航卫星的“心脏”。在建设北斗之前,中国原子钟技术非常薄弱,原子钟产品全靠进口。进口钟不仅价格昂贵,而且关键技术掌握在别人手里,将使北斗系统潜伏巨大安全隐患。

  “我们自己的导航卫星一定要用我们自己研制的原子钟!”北斗系统总师、“两弹一星”元勋孙家栋说。

  原子钟工作原理涉及量子力学、电学、热学以及光学等学科,指标要求相当苛刻。中科院武汉物理与数学研究所、航天科技集团空间技术研究院、航天科工集团二院 203 所等单位对星载铷原子钟一系列关键技术开展攻关。

  这是一项非常“熬人”的工作,为了保证24小时不间断地测试,科研人员经常是白天调试,晚上盯在测试仪器前,观察数据,一测就是一整夜。在日夜兼程进行调试的阶段,大家就像上了发条的“钟”一样连轴转。

  “三天三夜不合眼,那种上眼皮如同坠了铅的感觉大家一开始很不适应,有了第二回、第三回后大家都习以为常了。”大家做梦经常会梦到原子钟联调的情景:如何接线、如何搭电路、示波器上如何显示,如同真实的工作场景一般。有时,技术人员一觉醒来,立马翻身下了在办公室里的行军床,赶紧将梦中的情境记录下来,验证、调试,困扰多日的问题竟然解决了。

  2005年,203所交付了我国首批两台星载铷原子钟工程化初样鉴定机,标志着我国原子钟自主化迈出一大步。2007年,赶上了为争夺频率资源提前发射的北斗试验星,我国自主研制的星载铷原子钟上天服役。

  如今,我国已在国产北斗芯片、模块、天线等关键技术方面取得全面突破,已掌握卫星导航芯片核心技术自主知识产权,北斗芯片跨入40纳米新时代。

  特别值得一提的是,第16颗北斗卫星开始,首次使用中国制造的“龙芯”中央处理器(CPU)。国产化率达到95%。卫星上有3个被称为“单机”的黑盒子,每个约有4本400页的32开图书摞起来那么大。其中两只黑盒子里,每只装了2片龙芯1E芯片和4片龙芯1F芯片。龙芯1E负责进行常规运算,龙芯1F完成数据采集、开关控制、通讯等处理功能。

  7.北斗照耀

  北斗有五个非常显著的特点。

  第一,是三种工作频率。北斗使用的是三频信号,GPS使用的是双频信号,这是北斗的后发优势。三频有利于提升抗电离层的干扰,提高定位可靠性。

  虽然GPS从2010年5月28日发射了第一颗三频卫星,但等到GPS卫星全部老化报废更换为三频卫星还要好几年。

  第二,是有源定位及无源定位的结合。有源定位就是接收机自己需要发射信息与卫星通信,无源定位不需要。有源定位的好处是当你观测的卫星质量很差,仍然可以定位。坏处是在战争中会暴露你的位置信息。

  孙家栋院士说:“有源与无源两种体制的结合,是中国北斗的最大特色和亮点,也是中国北斗的优势所在。”“北斗是八万多人干了20多年,我们走了一条绝无仅有的路,别人都没走过的,我们走成了。”北斗二号总设计师助理郭树人说。

  第三,短报文系统。北斗的独门绝活。基于这个功能,北斗不但能知道我在哪,还能让别人知道你在哪。这个功能有利于求救。汶川大地震让大家看到了北斗的优势,震区唯一的通讯方式就是北斗一代。

  第四,建设开通速度。对比伽利略系统,北斗的建设速度快。此外北斗采取分步开通,而GPS之类必须整个系统建成后才能使用。北斗在创新的空间星座支持下,仅仅发射了16颗卫星,就于2012年12月27日在亚太地区正式开通运行,这有利于加快北斗的商用进程。

  第五,三种轨道。目前另外三个全球卫星定位系统都采用距离地面20000千米左右的中圆卫星轨道,而北斗是唯一采用三种轨道搭配的星座:27颗卫星处在距离地面21500千米的中圆轨道,分布在三个轨道面上,保持55度倾角;5颗卫星采取赤道上空35800千米高的地球静止轨道;3颗卫星处在地球同步轨道(也接近35800千米高)、保持约55度倾角。

  北斗的地球静止轨道和倾斜同步轨道是为中国乃至亚太地区特殊定制而来。亚太地区可以几乎永久保持至少12颗卫星可见,大幅提高该区域定位精度。

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