第46颗北斗导航卫星成功发射，揭秘北斗“大棋局”

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潘晨 科技日报记者 付毅飞



北京时间6月25日2时9分，第46颗北斗导航卫星成功发射。作为北斗三号第2颗倾斜地球同步轨道卫星，它将以更广的区域、更高的精度，增强北斗三号整体技术指标。



郭文彬 摄


目前，中国北斗正以世界领先的速度部署全球导航“大棋局”。当美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略等纷纷以单一轨道卫星部署星座时，北斗独树一帜地采用三种轨道卫星组成混合导航星座，为国际卫星导航技术体系贡献了中国方案。这样的布局有何奥妙？记者走进了“北斗大本营”航天科技集团五院一探究竟。





三类“棋子”均不凡










北斗三号目前已成功发射了21颗卫星，包括18颗MEO卫星（中圆轨道卫星，因小巧灵活被网友亲切地称为“萌星”）、1颗GEO卫星（地球静止轨道卫星，被北斗人称为“吉星”）和2颗IGSO卫星（倾斜地球同步轨道卫星，被北斗人称为“爱星”）。


这三类“棋子”落在纵横交错的“棋盘”上各司其职。萌星是全球组网的主力，不辞辛劳地绕着地球转，让星下点轨迹不停地画着波浪线，以求覆盖更广阔的区域；吉星始终随着地球自转而动，以便时刻聚焦祖国；爱星则如同辛勤的蜜蜂，让自己的星下点轨迹始终聚焦亚太地区，跳着8字舞。


三类“棋子”并非首次联手，在北斗二号系统中，他们就联袂展现了非凡作用。




立足国情巧布局







有同学可能会问，别国导航系统都是以单一轨道卫星部署，北斗系统为什么有三种轨道卫星？这要从北斗发展路线之争说起。


北斗起步之初，该走什么样的道路，是一步跨到全球组网，还是小步快跑、分阶段跨越？在激烈的思想碰撞中，意见渐渐倾向于后者。


曾参与技术路线讨论的北斗一号卫星总设计师范本尧院士说：“系统一下建那么大（全球组网），需要大量的时间和资金。当时刚刚改革开放，用户集中在国内、周边。因此，‘先区域、后全球’的技术途径很正确，符合中国国情，具有中国特色。”





中国-亚太-全球，三步走的路线决定了北斗的格局。前两步，北斗需要锁定中国和亚太地区提供服务，吉星和爱星显然更有优势，而萌星则不太经济实惠，况且当时萌星上的很多关键技术尚未突破。但也不能完全放弃萌星，必须通过实践验证技术，毕竟最终要迈向全球。


为此，五院北斗人首次建成了 GEO/IGSO/MEO 混合星座，以最少的卫星数量建设了集基本导航、位置报告等多种业务于一体的北斗二号区域卫星导航系统，成为世界上区域卫星导航系统建设的典范。在该系统的建设中，通过4颗萌星在轨运行，逐步攻克了一系列瓶颈问题。因此当北斗开启全球组网征程后，跃升为主力的萌星得以大显神威。





此时吉星和爱星就可以退出历史舞台了吗？当然不！北斗人充分考量了吉星和爱星的优势，为他们设计了数量不多、作用却很关键的岗位。他们不仅承担着配合萌星、增强北斗三号整体技术指标的“助攻”职责，还携带了很多“神器”，为未来的北斗之路进行拓展和验证。




独特棋盘显功底







方案设计再智慧，最终还要付诸现实，这考验着北斗人的技术实力和精神意志。


为建成北斗二号系统，五院突破了混合导航星座设计、高稳定性信号播发通道、有源和无源定位一体化、星载原子钟高精度高稳定热控等众多关键技术，首次实现导航定位、短报文通信、差分增强三种服务融为一体。





吉星、爱星用于高精度导航的系列关键技术，get！


爱星、萌星灵活高效的空间数据管理系统，提高卫星信息管理和自主运行水平，get！
……

北斗系统建设迈入第三步后，五院实现了我国导航卫星能力的提升和跨越：


我国首个全桁架式卫星平台，承载效率等指标达国际一流水平，get！


首次实现独具特色的新型导航信号播发，极大提升了用户抗干扰能力和测距精度，get！
    
突破多轨道混合星座星间链路技术，实现导航星座“一站式管理”，get！


突破卫星自主健康管理技术，卫星信号非计划中断次数达到国际先进导航卫星服务水平，get！
……


随着清单上的瓶颈问题被逐项划去，北斗将核心技术牢牢掌握在自己手中，阔步走向世界。