随着科技的不断进步,各国已逐渐将发展的目光,转向了浩瀚无垠的宇宙。
而在对宇宙的开发中,有一种现代科技的产物,成为各国不能,也不可绕开的存在,那就是卫星。
之所以如此说,主要是因为卫星一直充当着宇宙观测前哨站的角色,它能帮助人类近距离测定太空数据,这无形中加快了人类对宇宙的探索进度。
除此之外,卫星的升空,也预示着一个崭新时代的到来,那就是信息战世纪。
卫星信息战的实现:美国GPS的崛起而说到卫星所引领的信息战,我们就不得不说到美国引以为傲的GPS系统。
在20世纪90年代初的海湾战争中,美国几乎每一位奔赴前线的士兵,都配备了一部手持的GPS接收器。
起初,士兵们并没有意识到这部机器的作用,但随着交战的开始,大家发现手中的GPS接收器,让部队宛如开了“上帝视角”一般。
不仅能迅速知晓自身所在位置,还能隔空了解伊拉克部队的动向,甚至连对方一兵一卒的调动,都能全方位地展示出来。
于是,在GPS的加持下,美国陆军展现出了超群的作战能力,毕竟,他们在伊拉克本土作战,甚至比伊拉克部队还了解当地地形,
另外,美国导弹部队在GPS的引导下,还实现划时代的精准打击,尤其是美国研制的“战斧”巡航导弹,在GPS的作用下,其制导精度呈几何式的增长,对伊拉克的军事设施,造成了大面积的损害,直接破坏了伊拉克的防御体系。
可以说,美国GPS的运用,震惊了当时的世界诸国,大家由此意识到,信息战的时代真的来临了。
可值得一提的是,GPS卓越的贡献,其实也震惊了美国自己。
因为在海湾战争之前,GPS的开发项目几乎已被美国政府边缘化,不仅裁撤了投入资金,甚至连项目计划也被迫缩水。
比如GPS提出的预想是升空24颗卫星,可在国会的压力下,就被迫降格缩水为18颗,一度濒临项目取消的险境。
不过,GPS在海湾战争中大放异彩后,美国当局随即为GPS项目大开绿灯,从前不被批准的申请,一律得到了批准,本来被裁撤的资金,又增添了数倍重新回到了GPS项目中,而卫星数量,自然也从18颗恢复成了24颗。
在24颗卫星的全方面覆盖下,GPS完成了全球98%区域的覆盖,这意味着,它几乎能够获取到世界每一个角落的信息,这在当时已算是划时代的壮举。
而且,在这种局面下,美国却宣布全面开放了GPS的民用权限,即任何国家的民间都能使用GPS系统进行导航。
此举让不少国家大感意外,纷纷舍弃了自主研发使用起了GPS系统,但显然这就是美国想要达到的目的,那就是让别国都不要研究卫星导航系统。
美国的如此计谋,能够蒙骗过一众小国,对世界大国却是难起到作用,中国、欧盟、俄罗斯仍选择投入大量资金,研究属于自身的导航系统。
由此,便诞生了中国的北斗系统、欧盟的伽利略系统,以及俄罗斯的格洛纳斯系统。
而在这些新兴的导航系统中,我国的北斗系统以绝对的优势力压群雄,成了其中最强的导航系统,甚至在如今时代,已经与GPS形成了正面对抗的局面,令世人尽皆叹服。
不过,在我国导航系统迅速崛起的背后,其实有着一段令国人悲愤的屈辱史。
知耻而后勇:北斗卫星崛起中国的卫星导航研究,其实从很早以前就已经开始,但碍于资金和发展重心的偏移,一直未能获得技术性突破。
直到一场海湾战争打响,以及“银河号”事件的发生,我国才由此意识到卫星导航的重要性。
1993年7月23日,我国银河号货轮正常驶向伊朗阿巴斯港,但美国却突然发难,宣称银河号货轮上有违禁化学物品,并要求立即停船接受检查。
要知道这里可不是美国领土,银河号怎么可能听从美国调遣,随即选择正常行驶,并不理睬美国的诬陷。
可美国却直接关停了银河号的GPS信号,让银河号在海中失去了定位讯息,为安全起见,银河号只能停在原地,最终被迫接受了美国登船检查的无理要求。
历经一番检查后,银河号上并没有发现任何违禁物,美国又重新放行了银河号,尽管当时世界诸国都站在我国一方,指责美国的霸权行为。
但对于我国而言,这就是受制于人的耻辱,为了能够拥有属于自己的导航,我国当即选择了成方宇院士提出的“双星”计划,即双卫星导航的项目,以此作为北斗卫星系统的第一步。
至于为什么仅仅选择“双星”,而非“十星”,主要也是因为我国在卫星导航领域的经验匮乏,以及当时国内资金的紧张,这才不得已选择“双星”。
而事实也证明,“双星”计划确实存在一定局限性,初代的北斗导航不仅反应迟钝,对地形的反应也不直观,不适宜用于常规导航。
不过,恰在此刻,欧盟的伽利略导航系统刚好立项,欧盟极力邀请世界诸国加入该系统的研发与运用。
于是,本着“众人拾柴火焰高”的原则,我国加入到了伽利略项目的联合开发组中。
然而,令中国没想到的是,伽利略计划对外开放的权限极小,主要开发项目仍掌握在欧洲人手中。
而且,一众参与外围研究的成员国,还要互相共享地形讯息,这意味着,我国需要与印度和日本,这样充满敌意的邻国互通地形讯息,这简直就是授人以柄。
最终,我国在历经种种斗争后,毅然选择退出了联合开发项目,重新回到自主研发的北斗系统上来。
或许是知耻而后勇的动力,我国在回归自主项目后,仅仅十余年时间,就把北斗从仅有两颗卫星的简易导航,变成了拥有35颗卫星的大型导航系统。
不过,有人可能会产生一种疑问:为什么GPS仅需24颗卫星就能完成全球覆盖,北斗却需要35颗卫星呢,是技术落后吗?
北斗的优势:多卫星协作显然,答案是否定的,北斗之所以需要35颗卫星组网,主要原因有二。
首先是卫星布局不同,美国GPS系统采用的4×6的卫星系统,即架设4条运行轨道,每条轨道配置6颗卫星,共24颗卫星。
而新兴的北斗、伽利略等卫星组,则采用3×9的布局,也就是架设3条运行轨道,每条轨道配置9颗卫星,共27颗卫星,如此布局经过研究,其覆盖率更强,是基于GPS的4×6型布局改进而来的。
其次,则是因为我国卫星的发射时间间隔太长,但卫星的部署寿命却仅有八年,这意味着等27颗卫星全部部署完毕时,第一颗发生的卫星就濒临寿命极限了,这对于整个卫星组的布置是极不好的消息。
因此,我国为了避免这种事情的发生,就发射了三颗倾斜同步轨道卫星,这些卫星分布在赤道旁,却又不在赤道上,与赤道形成一个夹角。
这三颗卫星,就相当于整个北斗卫星组的校准标,让所有卫星都能保持联通和校准,因此,此三颗卫星的发射,也等同于提前激活了北斗系统,让卫星寿命的规划进入正常循环。
如此一来,北斗系统就有了30颗卫星的规划,至于余下的5颗卫星,则不用于导航了,它们的存在,是为了实现有源接收机和收发短报文的功能。
简单来说,就是这五颗卫星类似于“通讯兵”的角色,它们能够交换卫星与地球间的讯息,并对其进行加密,实现了安全实时的卫星通信。
而且,这35颗卫星已是2019年时的规划了,到了2022年的今天,北斗系统的卫星部署,已经高达52颗。
在如此多卫星的协作下,北斗不仅能够承担军用和官方的使用,还能兼顾民用的汽车、船舶、铁路导航任务,甚至还可以作用于农业方面,比如平原耕地线路的卫星规划等。
由此来看,北斗系统之所以要使用更多的卫星,其实并非技术层面的落后,而是要为了更宽广的运用场景考虑,仅凭这一点,北斗就已经略胜GPS一筹了。
更为关键的是,GPS做到今天的成就,已经用了数十年时间,但北斗从立项到落地,却不过三十年时间,如此神速,足以证明北斗必将超越GPS,且让我们拭目以待吧。
参考资料:
《北斗卫星有多少颗?GPS卫星有多少颗?为什么数量不同?》--------贤集网
《从海湾战争意识到GPS巨大威力,奋起直追“北斗”取得重大成就》-------微军事
《海湾战争让国人彻底清醒!中国搞出北斗三代导航卫星,性能将超过美国GPS》---------腾讯新闻
《为什么美国GPS仅需24颗卫星,北斗要35颗,科学家为你答疑》---------大国将令(百家号)
为什么美国GPS只要24颗卫星,北斗却要55颗?
从2000年10月开始,我国就发射了第一颗北斗一号试验卫星,到今年6月23日,北斗三号最后一颗昵称“吉星”的全球组网卫星完成部署。在这26年的时间里,中国投入超120亿美元,44次发射,先后将4颗北斗试验卫星,55颗北斗二号、三号组网卫星送入苍穹,完成了全球组网的任务。值得一提的是,到目前为止,北斗导航系统的服务已经覆盖全世界200多个国家和地区,用户数量也已经突破了一亿,每天的服务量达到了两亿次,全世界一半以上的国家都已开始使用北斗系统,这也是中国人民的骄傲。
不过,也有人对北斗导航系统提出了质疑,认为美国的GPS系统只需要24颗卫星就可以完成定位导航的任务,而我国的北斗导航系统却要55颗卫星,为什么美国可以只要24颗卫星就可以完成定位服务,而中国的定位系统却需要55颗,这其中到底有什么原因?
事实上,原因很简单,那就是美国的GPS是世界上第一款卫星导航系统,由于美国发射GPS卫星的时间更早,这些卫星基本上都占据了最有利的地球轨道,也就是近地轨道,因为距离地球比较近,所以美国只需要24颗卫星就能够满足全球组网的需求了。而中国只是后来者,是要遵从先来后到的选择的,美国的GPS卫星占据了近地轨道,如果中国的北斗导航系统的卫星也在近地轨道的话,也会与美国的GPS卫星互相干扰,影响定位服务的精度。所以,为了避免造成这样的结果,中国的北斗导航系统的卫星就只能选择更高的轨道,由于卫星的轨道更高,运行一周的时间也就更长,为了达到相同的效果,自然需要更多数量的卫星。
不过,也称因为如此,北斗导航系统不管是从精度上来看,还是抗干扰能力上,都比其它的导航系统都要高。事实上,北斗卫星的布局远比美国GPS卫星的布局复杂,美国的GPS卫星只需要分布在6个轨道上,每个轨道4颗卫星,而北斗的轨道是运动的,所以需要30颗运动卫星以及5颗同步卫星。
北斗导航系统需要55颗卫星,还有一个重要原因,那就是卫星的更新换代。事实上,北斗导航系统只需要35颗卫星就可以正常运行,但是到目前为止,中国已经发射了第三代北斗卫星,前两代的卫星也被保留了下来,所以,数量才会看起来很多。不过,与美国的GPS相比,北斗导航系统的定位精度更高,民用的甚至可以达到10cm,与美国的军用版本相当。值得一提的是,北斗导航系统还有短信收发功能,甚至可以传输图片。
总而言之,北斗导航系统比GPS系统更厉害。
美国GPS为什么只要24颗卫星,而中国北斗为什么要35颗?
美国GPS为什么只要24颗卫星,而中国北斗为什么要35颗?北斗卫星导航系统由空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。
GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础,向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成。
一是地面控制部分,由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面。
三是用户装置部分,由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10米内。
我国自己研发的北斗系统也是实属无奈的产物,因为上个世纪曾发生过我国的货轮因为GPS失灵导致在公海漂泊,
还有东风导弹无法准确命中目标等,所以我国才下决心研发属于自己的导航系统,不再受制于人。
如今的北斗已经基本完成了布局,可以使用了,虽然后续还有几颗卫星,但是已经能基本满足需要了,我们的北斗是预计放35颗卫星,来满足我国对各个领域的需求。
很多人就有疑问了,为什么美国只要24颗,我们却要35颗,是不是我们的技术不行,只能靠数量来补,其实不是这样的。
单单论美国的GPS卫星的话,总共有24颗,分布在6个轨道,每个轨道的数量相同,都是四个,这是一个最基本的数量,24可卫星刚好可以保证在全球的每个地方。
每个时间段都能至少有四个卫星被看见,用来计算空间三维的坐标和时间等四个变量。
投放数量比美国多的原因,是因为近地轨道上已经被别的国家占据了,因此我们要选择更更高的轨道上投放。除此之外,我们已经投放到太空的卫星需要更换。
因为中国的卫星发展过程有点长,之前投放的或许已经不能满足现代化的需求,因此中国是为了保证太空中导航系统的完整度,相信很快,全民就能感受到中国的强大,很多就能用上北斗系统了。
如今世界上有4个导航系统,按轨道的高低来算的话,就是欧洲高于中国,中国高于美国,美国高于俄罗斯。