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伽利略挂了,再次肯定了“北斗人”当年的选择
关键字: 全球定位系统伽利略拉闸北斗系统自力更生核心技术导读四大全球导航系统之一的伽利略,陷入全面“拉闸”状态。观察者网专栏作者石豪在评论文章中指出:作为伽利略项目曾经的参与方与投资方,中国用北斗系统再次证明了自力更生在核心技术领域的重要性,有些东西是等不了、靠不住、要不来的。北斗系统的故事,值得我们细细品味,“北斗人”的精神,值得与每一位有志于为祖国突破尖端科技贡献力量的朋友共勉。 在此,我们重刊一篇讲述北斗故事的深度特稿。【文/大包】
第二枚战斧导弹,沿着第一枚炸开的缺口精准打击——解放军被震惊了。
那一年,GPS一战成名。
1990年的海湾战争。美军的导航卫星还只有15颗,每天只能提供15小时的服务。一切都还不成熟。
当时的美国国防部长理查德·切尼却很有底气:“伊拉克绝对不会想到,在没有任何地形特征的情况下,我军能够胜利地横穿西部沙漠。”
一个新名词诞生了:“外科手术式打击”。战争的结果已经载入史册,那是一场高科技之战。想象一下,数十架轰炸机、投弹数百吨才能完成的水坝轰炸任务,变成只需要2枚导弹在数百公里外突袭发射,甚至第二枚可以通过第一枚炸开的大坝缺口钻进去。
GPS为数百架美军战机提供精确导航,大大提高了美军F-16和B-52战机的攻击精度,隐身战机和巡航导弹几乎也全部依靠GPS来选择最佳的隐蔽进攻路线。海湾战争后,第一次世界大战前后诞生的陆基无线电导航系统,被美国首先取代为GPS卫星定位导航系统。
当时,被新闻报道震撼的人们都想问,GPS怎么来的?
搁置十年
1957年10月4日,苏联成功发射了人类历史上第一颗人造卫星“斯普特一号”,两个美国人密切关注着这件人类历史上的大事。这是两个物理学家,他们在实验室中发现,这颗卫星的频率出现了偏移,经研究原来是相对运动引起的多普勒频移效应。他们又研究发现,在地面上架设多部接收机,就可以根据接收到的信号的不同频差推算出这个卫星的具体位置。
那如果反过来呢?五角大楼想知道,如何在茫茫大海中找到军舰的位置。好像有思路了。
1958年2月1日,美国成功发射了“探险者一号”卫星。1958年5月17日,毛泽东豪迈宣布“我们也要搞人造卫星”。当时的毛泽东可能并不知道,GPS系统的前身,也就是美军的子午仪卫星定位系统,已经在那一年开始研制。
1970年4月12日,“两弹一星”工程中的“一星”终于迎来了成功发射,东方红乐曲响彻太空。这时定位导航卫星已经进入了决策层的视野。因为1958-1964年间,美国海军和美国空军分别制定并实施了全球定位计划Tinmation和621-B,此后又被美国国防部合二为一。
1978年美军开始实施GPS计划,中国科学家也没有停止过对中国的定位导航卫星的论证。但按当时中国的经济和技术条件,想搞一套GPS还是遥远的梦想。
能不能尽量用较少的卫星资源建立中国自己的“GPS”?后来获得“两弹一星”功勋的陈芳允院士,提出了双星定位方案,并在1989年演示成功,实现了地面目标利用两颗卫星快速定位、通信和定时一体化。
但由于种种原因,陈芳允的计划还是被搁置了。演示成功的那一年,美国的第一颗GPS工作卫星发射成功。也是在那一年,被5年前国庆阅兵式上“我国首台亿次巨型机银河-I”的彩车震撼,放弃北大选择国防科大的王飞雪,步入了大学校园。
第二年,海湾战争爆发了,也把中国人打醒了,被搁置十年的双星定位方案马上启动。
GPS这类系统方案中,第一个要解决的问题就是:卫星该采用低、中、高哪种轨道?如果采用低轨道,发射成本比较低,精度比较高,但若覆盖全球的话则需要200颗卫星,这样浩大的工程,连美国也负担不起。
如果采用高轨道,理论上三颗卫星就能覆盖全球,但定位精度会很低,而且高轨道卫星的发射难度大。
美国采用了24颗卫星中轨道的折中方案。而中国当时的国情是既没钱也没经验,在起步阶段选择了只在高轨道发射两颗星,静止在中国上空为中国服务。空间中三个坐标才能定位,北斗一代在双星定位方案中有个高度仪,用户需要自测高程,并将结果作为第三个坐标。真是够节省的!
仓库实验
1995年,还在读博士的王飞雪,听到一个消息。正在前进中的北斗一代系统建设遇到了瓶颈问题——信号快速捕获,国内十几家单位、几十位知名专家10年没能攻破。
“为什么不可以另辟蹊径?”王飞雪和几个同伴夜以继日的奋战了好多天,写出一个新算法,红着眼睛交给导师也是系主任庄钊文。庄钊文在计算验证后眼前一亮,但他知道,事情不简单。各种质疑声不绝于耳。“这是事关国家安全和经济发展战略的重大科研项目,岂是儿戏?”“这个难题别人耗费10年功夫也没有攻克,几个年轻人能行?”不少专家甚至认为这是一个“根本不可能实现”的方案。
庄钊文带着这几个年轻人去找一位老先生。老先生跟这几个年轻人说,你们还需要用实验来证明你们在纸笔当中得出的这个结论。
这几个年轻人拿着4万尝试经费和一台台式计算机,找了一个十平方米的仓库改造成实验室。整整3年,他们一无所获,但没有放弃。“因为很难,我很兴奋,一心想搞清楚。”王飞雪说,“最初的电路板模型大如门板,光芯片就有192块,后来芯片压缩到63块,改成了3块小板。”
三年后的一天,他们像往常一样打开设备,调试等待,突然间有人说你看你看上面有一个信号,所有人把头都凑在这个小小的屏幕前,他们不相信自己的眼睛,于是重新做了一次实验,信号如约而至,几个小伙子抱在一起跳啊、笑啊、哭啊。
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- 责任编辑:程小康
- 最后更新: 2019-07-16 07:43:50
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