北斗科普专题 （二）| 破釜沉舟，脚步从未停止

上一期，我们说到北斗一号的诟病，那时的它几乎是在一片骂声中艰难成长。即便给“黄金72小时”的汶川救援带去有利的帮助，为奥运助力，也抵挡不住这个黑点的存在。在GPS向全球提供服务后，不只中国吃亏成了“哑巴”，1999年的印巴战争期间，美国直接关闭了印巴战区的所有GPS服务，结果可想而知。下一个“哑巴”又会是谁呢？

美国GPS关闭事件，不只一国受到影响。这时欧洲也开始铁了心要搞自己的卫星导航系统，于是提出了“伽利略计划”。面对各路猛力的冲击，我们这时的脚步该如何去走呢？一个“幸运的包裹”砸向了我们，2002年后，“伽利略计划”开始向中国抛出橄榄枝，为了吸引合作伙伴和扩大市场份额，欧洲希望能与中国合作，中国当时积极做出了回应，并签署了中欧协议。在这场计划中，我们投入了两亿多欧元，希望欧洲能分享“原子钟”技术，而一心想成为独占一极的欧洲，在听到提议后，马上转变了态度，将中国抛至“伽利略计划”之外。我们为此愤慨，在宣布退出计划的同时，开始全心投入到研究卫星导航的征程中来。

预见：我们需要有自己的时空“心脏”

遭遇并不能阻止我们前进的步伐，反而会成就我们走向更伟大的愿景。从频率设计到批准申报，再到争取合法地位，这一步的成就并不是永久性的。根据国际电联要求，中国需要在七年的有效时间内成功发射卫星并接收到信号，才算得上正式占据太空领地，问天征程一直继续着。我们的北斗到底经历了什么，在这段征程中一步步开始猛发？

在“伽利略事件”后，我们深知想要搭建独立的卫星导航系统，核心技术必须掌握在自己手里，让自己成为核心的巨人，于是，我们开启了北斗二号的探索。关于北斗二号，它的背后值得一提的是原子钟，卫星导航要实现精准测量，前提是需要有精确的时间基准，即原子钟。下图这个方形的匣子叫铷原子钟，是北斗导航卫星的核心部件，它决定着卫星导航的定位、测速及授时精度。当时只有少数国家能够制造，一旦国外停止供货，北斗卫星的研制将基本停滞。

注：图片来源于腾讯新闻

想要实现我们的战略目标，就需要有“中国心”。一颗卫星的研制周期一般是五年，我国北斗二号的立项时间是2004年，根据与国际电联的约定，意味着留给北斗二号的时间只有三年。当时，我国在原子钟这颗“心脏”上还属于技术空白，要怎么去啃这块硬骨头呢？2005年，北斗计划的三支队伍采取同时研发的策略，先后攻克基础理论、材料、工程等技术难关，仅仅用了两年时间突破了原子钟这个技术的屏障，将“预想”变成了“现实”。

从无到有，从有到精，铷原子的性能指标在一步步提高，填补了原本的空白。我们在攻克了铷原子钟这个世界性难题的同时，氢原子钟的关键技术也陆续被攻克，如今的铯原子钟也将有希望成为北斗的又一颗“心脏”。

决心：“七年之限”的破云而出

2007年4月14日，北斗二号卫星成功发射了。4月17日晚上8点，接收机收到了卫星发射的信号，并取得了国际电联的官方认定，至此，我国正式拥有了合法的空间位置和频率资源。选择创新且做到创新，就意味着没有退路。

想要拥有自己的时空领地是艰难的，在决心拿下空间国土信念的支撑下，中国这场背水一战的征程经历了“魔鬼三天”。

在距离立项期限还有3天时，火箭搭上发射塔的第三次总检查出了问题，联通天地信号的卫星应答机出现了异常，一切检验测试需重新进行，北斗卫星导航总设计师杨长风在72小时期间一直奋战在前线，从未歇息。这一次“零窗口”的发射从收到信号的那一刻距离国际电联“七年之限”不到4个小时。

在当时，火箭发射的决策依据只有天气预报，而实际的天气却一直阴晴不定，立项期限在分秒间也变得越来越少，期间的每一分钟都显得尤其关键，火箭要何时发射才是最佳时机？谁也不敢保证。当距离发射窗关闭还有5分钟时，北斗团队果断采取决策，于是火箭便载着卫星破云而出了，卫星燃油节省了120公斤，距离发射结束后的雷击仅有几十秒，成败仅在一念之间。

当时的北斗二号规模几乎与GPS相当，申请的轨道和频率与伽利略比较一致，但避免不了会产生卫星轨道与频率争夺问题。空间资源是人类共有的资源，卫星上了天，没有任何规定存在，这该如何划分空间领地呢？

国际规则表示先到先得。伽利略计划的第一颗卫星发射上天了，但结果只是占了轨道，没有频率，这时的欧洲开始出现资金紧张的情况，而开通频率是需要花费大量资金的。随后不久，北二号也发射了，且占据了轨道和频率。欧洲的伽利略在一边捣鼓，而中国的北斗二号却在一颗接一颗的发射卫星，后来还做成了一箭双星。

北斗二号发射成功，给欧洲带去了不少的压力，欧洲开始通过美国给中国施压。一路的披荆斩棘，我们的经历与努力早已让这颗中国心变得越发坚定，内心早已与时间在赛跑。面对欧美带来的冲击，我们却是按既定的计划与节奏继续发射卫星，征程的脚步一直在稳定前进。

出现：亚太地区的回声

北斗二号从2007年发射首颗卫星到2012年第16颗卫星发射完成，发射的时间间隔变得越来越短，脚步也越来越稳，2012年，“北斗二号”定位导航系统正式向亚太地区提供定位、测速、授时、广域差分和短报文通信服务，系统运行良好，性能也在稳步提升。这时，我们走在战略计划的第二步。

从北斗一号的4颗卫星到北斗二号的24颗卫星，我们一步步突破了技术限制与瓶颈挑战，让北斗从不具备定位能力发展的到具备定位能力。距离35颗卫星的目标，虽然并未全部发射，但亚太地区的北斗定位导航网络已经建立起来了。

中国作为一个热爱探索，且愿意分享成就的“历史创造者”，心怀愿景的我们更愿意让科技产生温度。随着脚步的前进，GPS和北斗的中轨道卫星都发展到30颗，它们在太空中就如同一张大网，这时就存在一个现象，那就是信号的分布。根据就近原则，GPS网眼最密的地方在美国上空，像加拿大、墨西哥等国家自然会选择美国，而北斗二号网眼最集中的地方在中国上空，一些亚太国家开始逐渐认识到北斗覆盖的优势，中国政府也抓住机会，在这时开始推动北斗二号在亚太地区的应用。

泰国、马来西亚、印尼、柬埔寨、老挝等国家派出了代表前来中国访问，考察北斗二号，研究讨论合作之事。这趟行程安排得很讲究，参观的地方一处比一处高大上。第一站去了武汉光谷北斗集团，参观了中国最大的遥感卫星地面接收站；第二站去了黄石，参观了建设中的中国-东盟北斗示范城；第三站参观了北斗地球空间产业国际学院；第四站参加“2014北斗技术与应用国际培训班”。这次中外联系让问题冒出了水面，在这次行程中，泰国的代表表示，有的GPS卫星信号在泰国收不到，但北斗的所有卫星都能接收到，于是在商谈过后，泰国第一个加入了北斗的“天眼”计划，首批建成了CORS（连续运行卫星定位服务综合系统），随后，马来西亚也陆续跟上，成为北斗“天眼”的下一个落户国家。

联接：北斗二号与远洋渔业

没有技术的积累与进步，我们的愿景就没有办法变成现实。联接是这个世界上重要的事情之一，北斗一号在诟病中表现出性能指标不如GPS和海事卫星，但在汶川地震救援中展现的可通信功能却是我们无法忽略的。当电话、短信、互联网等出现，对于我们人类来说确实是件好事，但当基础设施遭到大面积破坏时，QQ、微信、微博、短信这些平时很方便的通信手段将会全部完蛋，我们除了狂吼之外，简直没有一点儿办法。

在海上，远洋渔业是一个充满冒险的行当，遇到危险时，能及时获得救助显得尤其重要，如何让渔船与岸上联接、渔船与渔船联接？最节省的渔民会告诉你两件东西，一件是GPS，另一件是海事卫星电话，当渔民遭遇风险时，能够及时获得求助。为何需要两件东西呢？一件东西行不行？答案是不行。GPS只能起到定位的作用，而不能联接通讯，当GPS定好位置后，需要利用海事卫星电话，告诉救援人员你的确切位置，这样才能推进救援过程。当然，有的人会使用电台，但从实际情况上看，它的可靠性并不如海事卫星电话，关键时刻容易抓瞎。要使用一部海事电话是很贵的，考虑到生命安全，渔民们对此很是纠结。

自从北斗二号在亚太地区布网后，渔民们有了新的选择，就是安装北斗卫星船载终端，遭遇海上危险时，渔民们可以通过北斗的双向短信功能一键求救，终端会自动把附带定位信息的求救短信通过卫星发给救援人员，从而获得救援。这个终端使用起来贵不贵呢？

政府为了大力推广北斗，已将其列为安全机械设备，渔民们可享受农机补贴政策，由政府出钱，免费为辽宁、山东、浙江、海南等一万艘渔船安装北斗终端，后续安装时，渔民只需象征性的出一成的钱即可。海事电话贵，那北斗卫星短信贵吗？答案是0.3元/条，这是有史以来最便宜的卫星通信方式。

没有一种成功是偶然的，要实现多少种的天马行空，就要输出多少倍的脚踏实地。北斗二号不只是北斗一号的延伸，更多的是我们愿景的一个突破与创新。这一步的问天征程，我们实现了快速定位，为亚太区域的用户提供全天候、实时定位服务，短报文服务可达120字，可密密授时，定位精度与GPS民用定位精度相当，精度达可20ns。

下一步的问天征程，我们的脚步又将何去何从？奔向北斗三号的我们是如何与这个世界开始举杯对饮？下一期，告诉你。