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伽利略掛了,再次肯定了“北斗人”當年的選擇
關鍵字: 全球定位系統伽利略拉閘北斗系統自力更生核心技術導讀四大全球導航系統之一的伽利略,陷入全面“拉閘”狀態。觀察者網專欄作者石豪在評論文章中指出:作為伽利略項目曾經的參與方與投資方,中國用北斗系統再次證明了自力更生在核心技術領域的重要性,有些東西是等不了、靠不住、要不來的。北斗系統的故事,值得我們細細品味,“北斗人”的精神,值得與每一位有志于為祖國突破尖端科技貢獻力量的朋友共勉。 在此,我們重刊一篇講述北斗故事的深度特稿。【文/大包】
第二枚戰斧導彈,沿著第一枚炸開的缺口精準打擊——解放軍被震驚了。
那一年,GPS一戰成名。
1990年的海灣戰爭。美軍的導航衛星還只有15顆,每天只能提供15小時的服務。一切都還不成熟。
當時的美國國防部長理查德·切尼卻很有底氣:“伊拉克絕對不會想到,在沒有任何地形特征的情況下,我軍能夠勝利地橫穿西部沙漠。”
一個新名詞誕生了:“外科手術式打擊”。戰爭的結果已經載入史冊,那是一場高科技之戰。想象一下,數十架轟炸機、投彈數百噸才能完成的水壩轟炸任務,變成只需要2枚導彈在數百公里外突襲發射,甚至第二枚可以通過第一枚炸開的大壩缺口鉆進去。
GPS為數百架美軍戰機提供精確導航,大大提高了美軍F-16和B-52戰機的攻擊精度,隱身戰機和巡航導彈幾乎也全部依靠GPS來選擇最佳的隱蔽進攻路線。海灣戰爭后,第一次世界大戰前后誕生的陸基無線電導航系統,被美國首先取代為GPS衛星定位導航系統。
當時,被新聞報道震撼的人們都想問,GPS怎么來的?
擱置十年
1957年10月4日,蘇聯成功發射了人類歷史上第一顆人造衛星“斯普特一號”,兩個美國人密切關注著這件人類歷史上的大事。這是兩個物理學家,他們在實驗室中發現,這顆衛星的頻率出現了偏移,經研究原來是相對運動引起的多普勒頻移效應。他們又研究發現,在地面上架設多部接收機,就可以根據接收到的信號的不同頻差推算出這個衛星的具體位置。
那如果反過來呢?五角大樓想知道,如何在茫茫大海中找到軍艦的位置。好像有思路了。
1958年2月1日,美國成功發射了“探險者一號”衛星。1958年5月17日,毛澤東豪邁宣布“我們也要搞人造衛星”。當時的毛澤東可能并不知道,GPS系統的前身,也就是美軍的子午儀衛星定位系統,已經在那一年開始研制。
1970年4月12日,“兩彈一星”工程中的“一星”終于迎來了成功發射,東方紅樂曲響徹太空。這時定位導航衛星已經進入了決策層的視野。因為1958-1964年間,美國海軍和美國空軍分別制定并實施了全球定位計劃Tinmation和621-B,此后又被美國國防部合二為一。
1978年美軍開始實施GPS計劃,中國科學家也沒有停止過對中國的定位導航衛星的論證。但按當時中國的經濟和技術條件,想搞一套GPS還是遙遠的夢想。
能不能盡量用較少的衛星資源建立中國自己的“GPS”?后來獲得“兩彈一星”功勛的陳芳允院士,提出了雙星定位方案,并在1989年演示成功,實現了地面目標利用兩顆衛星快速定位、通信和定時一體化。
但由于種種原因,陳芳允的計劃還是被擱置了。演示成功的那一年,美國的第一顆GPS工作衛星發射成功。也是在那一年,被5年前國慶閱兵式上“我國首臺億次巨型機銀河-I”的彩車震撼,放棄北大選擇國防科大的王飛雪,步入了大學校園。
第二年,海灣戰爭爆發了,也把中國人打醒了,被擱置十年的雙星定位方案馬上啟動。
GPS這類系統方案中,第一個要解決的問題就是:衛星該采用低、中、高哪種軌道?如果采用低軌道,發射成本比較低,精度比較高,但若覆蓋全球的話則需要200顆衛星,這樣浩大的工程,連美國也負擔不起。
如果采用高軌道,理論上三顆衛星就能覆蓋全球,但定位精度會很低,而且高軌道衛星的發射難度大。
美國采用了24顆衛星中軌道的折中方案。而中國當時的國情是既沒錢也沒經驗,在起步階段選擇了只在高軌道發射兩顆星,靜止在中國上空為中國服務。空間中三個坐標才能定位,北斗一代在雙星定位方案中有個高度儀,用戶需要自測高程,并將結果作為第三個坐標。真是夠節省的!
倉庫實驗
1995年,還在讀博士的王飛雪,聽到一個消息。正在前進中的北斗一代系統建設遇到了瓶頸問題——信號快速捕獲,國內十幾家單位、幾十位知名專家10年沒能攻破。
“為什么不可以另辟蹊徑?”王飛雪和幾個同伴夜以繼日的奮戰了好多天,寫出一個新算法,紅著眼睛交給導師也是系主任莊釗文。莊釗文在計算驗證后眼前一亮,但他知道,事情不簡單。各種質疑聲不絕于耳。“這是事關國家安全和經濟發展戰略的重大科研項目,豈是兒戲?”“這個難題別人耗費10年功夫也沒有攻克,幾個年輕人能行?”不少專家甚至認為這是一個“根本不可能實現”的方案。
莊釗文帶著這幾個年輕人去找一位老先生。老先生跟這幾個年輕人說,你們還需要用實驗來證明你們在紙筆當中得出的這個結論。
這幾個年輕人拿著4萬嘗試經費和一臺臺式計算機,找了一個十平方米的倉庫改造成實驗室。整整3年,他們一無所獲,但沒有放棄。“因為很難,我很興奮,一心想搞清楚。”王飛雪說,“最初的電路板模型大如門板,光芯片就有192塊,后來芯片壓縮到63塊,改成了3塊小板。”
三年后的一天,他們像往常一樣打開設備,調試等待,突然間有人說你看你看上面有一個信號,所有人把頭都湊在這個小小的屏幕前,他們不相信自己的眼睛,于是重新做了一次實驗,信號如約而至,幾個小伙子抱在一起跳啊、笑啊、哭啊。
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- 責任編輯:程小康
- 最后更新: 2019-07-16 07:43:50
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