不久前，中科院光電研究院最年輕的研究員和博士生導(dǎo)師徐穎做客“SELF 格致論道講壇”，講述了中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的成長(zhǎng)之路
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是距離我們一群2萬(wàn)公里的“星星”。它們不會(huì)發(fā)光也不會(huì)發(fā)熱，甚至肉眼沒(méi)有辦法觀察到它們，但它們?cè)跒槲覀兲峁┲恢梅⻊?wù)。
衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為GNSS系統(tǒng)，在GNSS 俱樂(lè)部中一共有4位“VIP會(huì)員”，除了大家熟知的美國(guó)GPS系統(tǒng)以外，還有俄羅斯的GLONASS 系統(tǒng)、歐盟的伽利略系統(tǒng)以及我們國(guó)家自主建設(shè)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，是我們國(guó)家自主建設(shè)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，現(xiàn)在正處在建設(shè)和應(yīng)用推廣的階段，它由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)預(yù)計(jì)將在2020年提供全球性的服務(wù)。
在GNSS俱樂(lè)部中，會(huì)員小伙伴們最關(guān)心的是什么？大家最關(guān)心的是頻率資源問(wèn)題。頻率資源是一種國(guó)際上公用的資源，所有頻率資源都要向國(guó)際電聯(lián)提出申請(qǐng)，由國(guó)際電聯(lián)進(jìn)行劃分。就像高速公路的車道一樣，每一個(gè)系統(tǒng)都有它自己的車道，不然的話會(huì)發(fā)生撞車。
在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的初始階段頻率資源相對(duì)比較充沛，而到了北斗系統(tǒng)和伽利略系統(tǒng)建立的時(shí)候，頻率爭(zhēng)奪戰(zhàn)就非常明顯了。當(dāng)時(shí)伽利略系統(tǒng)已經(jīng)提前申請(qǐng)了頻率資源，但是后來(lái)歐洲出現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)危機(jī)，所以伽利略系統(tǒng)資金鏈斷了。根據(jù)國(guó)際電聯(lián)“先到先得”的規(guī)定，哪一個(gè)國(guó)家能夠先把這顆衛(wèi)星發(fā)射上去，并且由這顆衛(wèi)星發(fā)射了這個(gè)頻率的信號(hào)，以后這個(gè)頻率資源就是你的了。
2007年4月17日是北斗衛(wèi)星所申報(bào)的頻率資源的最后期限，必須提前發(fā)射衛(wèi)星，這在我國(guó)航天史上是非常罕見(jiàn)的。
4月14日的凌晨4點(diǎn)07分，發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)又發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題。火箭有一個(gè)連接器沒(méi)有按照規(guī)定脫落，如果3分鐘內(nèi)不能解決這個(gè)問(wèn)題的話，對(duì)火箭、衛(wèi)星甚至發(fā)射場(chǎng)都會(huì)是滅頂之災(zāi)。當(dāng)時(shí)的發(fā)射指揮員在一分鐘之內(nèi)下了7道指令，解除了危險(xiǎn)。4點(diǎn)11分，火箭帶著北斗試驗(yàn)星成功升空。
4月15日，衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)變軌；4月16日，衛(wèi)星開(kāi)始向下發(fā)送信號(hào)。在距離4月17日北斗申請(qǐng)的頻率資源失效前24小時(shí)內(nèi)，中國(guó)正式啟用了北斗申報(bào)的頻率資源，也就此拉開(kāi)了北斗全球系統(tǒng)建設(shè)的帷幕。
大家可能會(huì)問(wèn)，北斗系統(tǒng)到底有什么用呢？毫不夸張地說(shuō)，它就像我們的水、電還有公路一樣，是我們社會(huì)建設(shè)基礎(chǔ)的保障。歐盟曾經(jīng)作過(guò)估算，衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)一旦中斷2天，就會(huì)給整個(gè)歐洲帶來(lái)超過(guò)10億歐元的損失。
北斗系統(tǒng)的典型應(yīng)用包括：用于保護(hù)野生動(dòng)物，比如觀察藏羚羊遷徙；用于軍事上的精確打擊；用于海洋漁業(yè)；用于大型車輛定位和監(jiān)控；用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。
在這里，我想重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)一下北斗系統(tǒng)在海洋漁業(yè)上的應(yīng)用。在這個(gè)應(yīng)用中，北斗系統(tǒng)不僅提供了位置、導(dǎo)航這樣的功能，而且還提供通信功能，漁民在海上能夠用北斗系統(tǒng)發(fā)短信、報(bào)平安。
通信功能到底有什么用呢？給大家舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，大家都看過(guò)《魯賓遜漂流記》吧，有一天一個(gè)人漂流到了孤島上，如果這個(gè)時(shí)候他選擇的是GPS系統(tǒng)，他只能知道自己在什么位置，無(wú)法通知?jiǎng)e人前來(lái)救援，所以他還是只能在荒島上求生。而如果他用的是北斗系統(tǒng)，情況就完全不一樣了，他既可以知道自己的位置在哪里，而且還能夠把他的位置發(fā)送給方圓幾十公里、幾百公里以外的人。
那么，北斗系統(tǒng)這么好用，為什么在生活當(dāng)中我們似乎很少用北斗，而是更多地使用GPS呢？GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)比北斗系統(tǒng)早建設(shè)了大約20年，20年的歷史鴻溝不是我們的技術(shù)一朝一夕能夠填補(bǔ)的。GPS系統(tǒng)的應(yīng)用推廣已經(jīng)非常成熟，比如現(xiàn)在最便宜的GPS芯片可能只要2美元左右，而北斗系統(tǒng)的芯片價(jià)格由于量產(chǎn)等原因仍然普遍在100元左右。這是制約北斗系統(tǒng)發(fā)展的重要原因。
但是，作為一名衛(wèi)星導(dǎo)航的普通科研工作者，我堅(jiān)信，北斗這一艘巨輪在我們的不懈努力下，一定會(huì)繼續(xù)乘風(fēng)破浪走向世界。
�。ū緢�(bào)記者徐蓓整理，內(nèi)容由“中國(guó)科普博覽、SELF格致論道講壇”提供）
