全球卫星导航系统这个关乎国家安全、经济发展甚至个人生活的关键领域,如今正被两大巨头中国的“北斗”和美国的“GPS”所主导,它们的故事不仅仅是科技进步的缩影,更是一场关于追赶与超越的史诗。
然而我们发现我国的北斗系统一共发射了55颗卫星覆盖全球,美国却只用了24就覆盖全球了,难道我们的北斗现如今依旧比不过美国的GPS么?
美国GPS的诞生
回到上世纪50年代,美苏之间的冷战如火如荼,1958年美国军方嗅到了卫星导航的巨大潜力开始秘密研发,那时候全世界都沉浸在太空竞赛的热潮中,苏联成功发射了第一颗人造卫星“斯普特尼克”,给了美国当头一棒。
这种焦虑感如同鞭子一样,抽打着美国加快了导航系统研发的步伐,短短几年后的1964年,美国便推出了早期的子午仪卫星定位系统。
虽然这个系统只有5-6颗卫星精度不高,甚至连高度信息都提供不了,真正的转折点出现在1973年,美军海陆空三军联手,启动了GPS的研发项目,他们的目标远不止于简单的导航,更在于全球范围内的实时情报收集、核爆监测,以及对潜在对手的战略威慑。
1991年的海湾战争成为了GPS的“首秀”,仅仅三年GPS系统正式完成全球组网,24颗卫星覆盖了全球98%的区域,GPS单机导航的精度可以达到10米,而综合精度甚至能精确到厘米级,美国在卫星导航方面已经占据了绝对的领先位置。
中国北斗的崛起
与美国的顺风顺水不同,中国的卫星导航之路充满了坎坷与挑战,早在60年代末中国就开始研发一个叫“灯塔计划”的导航系统,尽管当时的中国一穷二白,科研人员依然在理论和实践上取得了可喜的进展,然而由于经济和技术条件的限制,这个充满希望的计划最终夭折。
进入90年代,中国再次燃起了卫星导航的梦想“北斗一号”工程正式启动,中国不仅要解决技术难题,还得应对西方国家的技术封锁。
西方国家对中国制裁的正是原子钟,而这也是导航卫星的关键部件,面对这样的难题,中国选择了自己动手创新走一条自力更生的路,所以“北斗一号”的研发过程异常艰辛。
科研人员历经艰辛终于实现了区域导航的目标,这不仅标志着中国在卫星导航方面的重大进展,也体现了中国科技实力的提升。
随着技术的不断进步,“北斗二号”实现了区域服务的全面覆盖,“北斗三号”则迈向了全球组网的目标,2020年6月23日最后一颗北斗三号卫星顺利发射,这标志着中国北斗卫星导航系统正式完成了建设。
中美两大卫星导航系统的比较
那么为什么美国的GPS只需要24颗卫星就能实现全球覆盖,而中国的北斗却需要55颗?难道意味着中国技术落后?答案并非如此简单。
其实卫星的数量和轨道选择有很大的关系,美国的GPS卫星轨道离地球比较近,所以轨道比较短,需要的卫星数量也就少了,中国的北斗卫星轨道比较高,所以覆盖范围更广就需要更多卫星来支撑。
再说频段资源的争夺也很关键,美国抢占了大部分黄金频段,这使得GPS可以用更少的卫星实现更广的覆盖,中国的北斗系统只能用剩下的频段,这给全球覆盖增加了难度。
还有技术发展阶段的不同也导致了卫星数量的差异,美国的GPS起步早技术成熟,所以可以用更简洁的卫星设计,中国的北斗系统起步较晚,所以需要用更多的卫星来提升技术。
虽然在卫星数量上北斗多于GPS,但这并不意味着北斗的技术落后,相反北斗拥有一些GPS不具备的独特优势。
比如北斗系统具备的“有源定位”功能,和GPS的被动定位不一样,北斗的主动定位可以让第三方获取用户的位置信息,这在搜救和渔业管理等方面很有用,当船只或飞机在海上遇险时,北斗系统可以快速确定其位置,并向救援部门发送求救信息大大提高了救援效率。
而且北斗系统还能发送短信息,北斗卫星不仅能帮我们导航,还能用来传输数据,即使在没有地面通信信号的地方,用户也能用北斗系统发短消息,在灾害救援和野外探险等情况下这特别重要。
2008年汶川地震后地面通信中断,北斗一号的短报文功能发挥了关键作用,为灾区与外界联系提供了重要的通道,如今北斗系统的短报文功能已经升级,可以发送更长的消息,并在关键时刻挽救了无数生命。
北斗的未来,从追赶到超越
北斗系统的建设不仅增强了中国的科技水平,还促进了国内相关产业的发展,最突出的成就就是芯片产业的进展。北斗系统的关键部件都实现了自主研发,突破了西方国家的技术限制。
在2019年中国北斗芯片的出货量已经超过1亿片,并出口到100多个国家和地区,这说明中国在卫星导航技术上已经掌握了关键能力,能和国际大公司一较高下,随着5G时代的来临,北斗系统也迎来了新的发展机会,北斗系统结合5G、云计算和大数据等技术,将会带来更多创新应用。
北斗系统的建设展示了中国的技术实力,也是中国对世界的重大贡献,北斗不仅为中国服务也给全球用户提供精准的导航和位置服务,随着技术进步和应用领域的扩大,北斗的未来充满了各种可能性。
未来北斗系统将凭借其独特优势,在全球卫星导航领域发挥越来越重要星辰大海,为人类的进步和发展做出更大的贡献。
信源:
五大能力揭秘!北斗的应用只受人类想象力的限制=2020-07-3110:47.环球网
用上“中国芯”的北斗,和GPS相比谁更胜一筹?=2020-10-15 21:23·科技日报
2023年中国卫星导航与位置服务产值超5300亿元,高精度应用呈泛化趋势=2024-05-23 16:06·环球网
为何你的手机还是GPS不是国产北斗?这其实是个误解=2019-12-28 20:35·人民日报