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【文/觀察者網專欄作者 石豪】

北京時間6月23日09時43分，我國在西昌衛星發射中心以長征三號乙運載火箭將北斗三號最后一顆組網衛星送入預定軌道，發射取得圓滿成功。

這標志著北斗三號系統的全面建成，也標志著中國導航衛星系統的“三步走”戰略圓滿成功。

導航衛星為什么如此重要？中國導航衛星的發展經歷了什么？我們能夠從北斗系統的發展中總結出什么？

點火瞬間（圖/人民日報）

導航衛星簡史

導航衛星是一個偉大的發明。

在進入航天時代前，人類只能借助指南針、天文觀測和地面無線電臺進行導航，越洋飛行、環球航運、遠海捕魚等活動一直存在著很高風險。直到世界上第一個導航衛星系統——美國“子午儀”的誕生，茫茫大洋中的美軍艦隊終于能夠確切感知自己的位置。隨后人們也終于能更加便捷地在地球上準確定位自己。

“子午儀”導航衛星（圖/美國海軍研究生院）

從航海航空到個人出行，導航衛星正在深刻地影響著人類的生活模式和現代社會的運轉方式。因此，發展中國自己的導航衛星系統，有著顯著的必要性。

上個世紀60年代，我國曾經提出了自己的導航衛星方案——燈塔一號，與“子午儀”衛星類似，采用了重力梯度穩定，太陽電池供電的設計。遺憾的是，隨著國家經濟政策的調整，燈塔一號項目于1980年下馬。

從1983年“兩彈一星”元勛陳芳允院士提出雙星定位通信系統方案至今，中國北斗已從有源無高程定位發展到有源無源結合的高時空精度定位，從雙星區域覆蓋升級到復合型星座全球覆蓋，在導航衛星領域走出了令世界矚目的“中國道路”。

北斗系統發展歷程（圖/清華大學陸明泉教授）

北斗鳳凰涅槃

不過，北斗系統的發展也并非一帆風順。

中國是發展中國家，是在半殖民地半封建社會的廢墟上建立起來的，與美國、俄羅斯和歐洲的航天強國相比，發展航天事業的科技基礎和經濟基礎都嚴重不足。比如，在發展初期我們沒有足夠投入支持全球覆蓋星座的建設，缺乏原子鐘等關鍵設備的技術儲備。

而在上世紀90年代，出于擺脫對美國GPS系統依賴等考慮，歐洲發達國家開始提出自己的導航星座方案，并最終發展為伽利略系統。這對于同樣致力于獲得全球導航定位能力的中國是一個利好，我國也曾經投入重金，于2003年加入了伽利略項目。

歐洲伽利略全球導航衛星系統（圖/ESA）

但是，標榜民用的伽利略系統同樣無法擺脫西方政治的影響。中國付出了許多，卻沒有獲得本應屬于自己的話語權，不僅不能參與核心決策，甚至遭遇了技術歧視。

因此，在參與伽利略項目受阻后，我們加速了北斗系統的建設，成功研發了曾經受制于人的星載原子鐘。我們在2000年申請的頻率，終于在2007年4月17日開始使用——離截止時間只有幾個小時，北斗系統從此駛入快車道。

建成的北斗三號系統創造性地采用了復合星座方案，以中圓地球軌道（MEO）衛星作為全球服務主力，以地球靜止軌道（GEO）和傾斜地球同步軌道（IGSO）衛星重點覆蓋亞太地區。這樣的設計結合了傳統導航星座和區域導航增強星座的優勢，既能保證全球高精度覆蓋，又能進一步提升了亞太重點地區的星座可用性和穩定性，在全球導航系統中獨樹一幟。

北斗三號星座（圖/央視新聞客戶端）

在技術層面，北斗三號衛星同樣敢于亮劍，敢于突破。

面對MEO衛星平臺的選擇，我們的科研隊伍沒有保守，以“刀刃向內”的革新勇氣，毅然研制了全新的桁架結構導航衛星平臺，綜合性能卓越。

在北斗三號衛星上，我們已經能夠搭載世界領先的銣原子鐘和性能更為先進的氫原子鐘，為系統的穩定性和可靠性上了“雙保險”。

北斗三號衛星搭載了Ka波段星間鏈路設備，實現了星間雙向精密測距與通信，能夠保障星座自主運行和國境外測控。相比于GPS的VHF波段鏈路和GLONASS的S波段鏈路，北斗三號技術更先進，傳輸速率更快，同時對波束的指向性要求也更高。

大膽創新，也有所繼承。北斗三號與前兩代北斗一樣，同樣擁有短報文通信功能。汶川大地震中，北斗短報文服務大放異彩，在抗震救災中發揮了“生命鏈接”的作用，證明了北斗功能設計的前瞻性。隨著全球組網的完成，北斗的“生命鏈接”將覆蓋全球，在災難救援、應急通訊等領域發揮重要作用。

北斗一號在汶川大地震中的關鍵作用（圖/新華社）

而回過頭看地球的另一邊，伽利略系統卻在反復的分歧與爭論中逐漸落后。在技術上，伽利略衛星缺乏星間鏈路，衛星處于“各自為戰”的狀態，與中美俄導航衛星相比是一個很大的劣勢。其曾經向中國出口的原子鐘也于2017年出現大面積故障，整個系統更是在2019年出現了長達一周的“拉閘掉線”。

至于伽利略系統的組網進度，也在不斷地拖延，至今依然沒有完成24顆FOC衛星發射，達到全面運行能力。

伽利略星座在北斗建成當天的瞬時PDOP（越藍越好）（圖/IGMAS）