中国北斗:三百万年误差只有一秒!

你知道传说中的北斗做过哪些场合的救火队长咩?

来,我们带着你数一数:

中国北斗:三百万年误差只有一秒!

2008年汶川地震,进入重灾区的救援部队利用“北斗”个120字的短报文功能突破了通信盲点、与外界取得联系,及时向指挥部汇报了灾情。

中国北斗:三百万年误差只有一秒!

2015年“4·25”尼泊尔的地震,北斗穿越了可可西里、翻越唐古拉山,指引救援队伍千里驰援;

中国北斗:三百万年误差只有一秒!

2017年的8月下旬,超级台风“天鸽”突袭广东,347艘的渔船在北斗的引导之下安全回港。

面对一起起突发重大灾害,

北斗及其特有的短报文功能

开启一扇扇“生命之门”。

今天让

北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师

谢军

来讲述北斗故事!

中国北斗:三百万年误差只有一秒!

北斗的前世今生

中国北斗:三百万年误差只有一秒!

这就是北斗三号首组的这个MEO的卫星模型哦

妈妈再也不用担心我迷路啦~

1993年7月23日,美国以获得情报为由,指控中国“银河号”货轮向伊朗运输制造化学武器的原料,并威胁要对中国进行制裁。咋制裁?将之前的GPS 停掉!

这时候,不只是小编找不到厕所了!连印度洋上正常航行的 “银河号”也迷航了~当时,时任外交部国际司副司长的沙祖康负责处理该事件。多年以后,他在接受采访的时候提起“银河号”事件,连续使用了17个“窝囊”。有媒体评价“大国重器,却受制于人的滋味儿不好受。”

吴小莉:

在1993年“银河号事件”发生之后,对于中国的相关单位震动更大,当时这个事情发生之后,对于你们来说有什么样的影响?当时GPS在中国是不是也已经普遍在运用了?

谢军:

GPS已经投入服务了,我们国家在很多领域里也在用它,所以知道以后真感觉到就是中国作为一个大国,一定要有自己的卫星导航事业。

既然咱们知道卫星导航重要,那就撸起袖子,研制呗~当时北斗导航才刚刚起步的中国,正面对着西方国家对其实施的最严密的技术封锁。

谢军:

那个期间,像我们国家搞的通信卫星引进的一些产品就无缘无故地被禁运和技术封锁。北斗一号里有些产品我们还是买国外的,北斗二号开始就明显感觉到了国外在有些产品上跟我们讨价还价,或者说就不给你提供你所要求的技术指标的这种产品。

吴小莉:

北斗一号我们立项的时候他们还没有感觉到有威胁;等到我们真的要做北斗二号的时候,它们觉得中国是来真的有威胁了?

谢军:

它觉得中国超过它总是不好的一件事情吧。从这个2004年开始整个北斗二号系统的设计来讲,当时就坚定一定要解决自主可控国产化的问题,但是限于当时我们的一些技术基础、为了保证整个工程的推进,我们能够从国外采购到的一些基础性的产品,我们还是在买。当时国产化的步子不如今天北斗三号这么全面和普及。

国际法上一直有个先占原则,就是到的早,到手早!卫星导航也一样,上世纪90年代,最适合卫星导航的黄金频段都被美俄两国全部占用。相当于北京二环以内的房子,人家都盖的满满的。咋整?后来经过中国和欧洲的齐心协力,国际电联终于从航空导航的频段中给这两家挤出了一小段频率~不过这一小段频率只有黄金频段的四分之一。不过就这一小段频率,咱们和欧盟展开了长达八年的磋商谈判,也被称为中欧的“频率之争”。咋抢呢?全凭速度!

吴小莉:

2000年中国和欧盟就几乎同时(一个是4月份,一个是6月份)向国际电联申请了频率,而且申请的频率还比较靠近?如果频率这么靠近,那就要比速度了。

中国北斗:三百万年误差只有一秒!

谢军:

是这样子。作为这个无线电信号来讲,如果它在一个区域里头,大家都用相同的频段的信号来工作,它肯定会造成一些相互之间的影响。

所以国际电联来管不同频道的信号可以用于什么。那么作为导航卫星,星对地的频段应该说非常非常少的,早期就是由美国它先设计了一些、占用了一些,另外俄罗斯也占用了一些。真正到欧洲搞伽利略工程的时候,和中国搞北斗工程的时候,剩给我们的频率的带宽资源已经非常非常少了。

吴小莉:

2004年中国正式要来做这个事情,但是2005年“伽利略”的第一颗星已经打上去了。

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谢军:

我们国家申请的频率是2007年的4月17号0点0时就到期了,如果这个时候你还不把自己的卫星发射上去,不按照国际电联的那个要求发播你所申请的这个导航频段里头的导航信号,那么人家就可以把你这个申请就作废。所以从2005年开始,我们应该说紧锣密鼓的吧。

中国北斗:三百万年误差只有一秒!

2005年,欧盟发射了首颗伽利略导航卫星。此时距离中国申请使用的频段有效期只剩不到3年时间,而中国的首颗北斗导航卫星还在研制之中。直到2007年4月14日,距离有效期还剩三天的时候,首颗北斗导航卫星终于立在了发射塔架上。

北斗与GPS“闪婚”

这么牛哄哄的北斗,听说和GPS“闪婚”啦!

北斗最高定位精度达到了毫米级,这一个优势使得国外的导航终端成本价从1000多美元暴跌到如今的1美元。

2017年12月4日,中美两国签订《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》,用户无需显著增加成本就可以享受到更好的服务。业内人士普遍叫好,称这是GPS与北斗的一次“闪婚”。

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吴小莉:

GPS在垄断了全球的卫星导航系统这么多年之后,为什么愿意跟北斗做兼容,这其实有一点点抢生意的味道?

谢军:

这不是它愿意不愿意的,因为作为电联来讲,有一个规定:我只要在遵守这个规则的前提下,我并没有影响你系统,对用户的这种服务。那么作为用户来讲,你任何一个系统也不能强制人家,你用了我的这个服务,你就不能接受别的系统服务。所以你作为系统供应商来讲,你只有责任和义务保障你的系统连续稳定的运行。

真正作为我们用户来讲,实际上大家是不知道,你到底你接收了几个GPS的信号,接收了几个北斗的信号,北斗信号强,还是GPS强?实际上你自己不是很清楚的。

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攻坚克难:国产星载原子钟出世

时间精度是卫星导航的命门,天地间时间越同步、误差越小,定位的精度就越高。有“导航卫星心脏”之称的星载原子钟就发挥着提供时间基准的作用。北斗三号卫星上配置的新一代国产原子钟,其精度比此前“北斗二号”上的原子钟要高出了一个数量级,授时精度高达50纳秒,据称300万年只有1秒的误差。

但是在北斗二号建设的时期,星载原子钟曾经是谢军认为最头疼的技术难关。

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吴小莉:

在导航卫星上面,原子钟也是一个命门。在早期的原子钟我们是向国外进口的,您还到欧洲去买过。

谢军:

对,原子钟是非常非常关键的,原子钟不准,你整个时空基准就谈不上了。北斗一号我们原子钟就是买美国的。然后到北斗二号我们就开始跟欧洲谈,同时自己也启动了自主研发原子钟的技术。

吴小莉:

当时向欧洲买原子钟的时候,您也提到它还没有上星去试验过。我们拿回来后来使用了吗?使用的结果是如何?当时去买的时候有没有要求一些技术的公开或者是技术的支持?

谢军:

技术公开这个事儿我自己也知道,我作为跟人家谈也好,根本你就不要想谈这个事情,因为包括我们对一些特别关键的指标,希望它能够给我达到的时候,他都说我只能达到这个指标,再高的我就要对你进行技术封锁,所以基本上作为技术转让什么,就不要想,谈也别谈。成品给我们也不行。从今天来看的话,它当时即使我们要更高指标的产品,它实际上当时也没有,也做不出来。

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(我也米办法啊~)

从2007年,我们当时发我们第一颗导航卫星的时候,实际上我们全用的四个原子钟全部都是用我们国家自己的。

吴小莉:

那么北斗三号呢?

谢军:

从北斗三号开始,基于我们对欧洲这个公司产品的了解,包括它公司的老板帕斯卡也是我非常要好的朋友。2015年在西安开导航年会的时候,他就开玩笑跟我说:你以后再买我原子钟。

我说,我不会买你的了,除非你的原子钟要比我的原子钟要好两个数量级,价钱比我的低一倍才行。所以从北斗三号开始,我们就全部用的都是自己的铷原子钟。

更多精彩,敬请关注:

2月2日,《问答神州》吴小莉专访北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师谢军

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编辑:苏珍妮、豆子

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