新京報(bào)訊（記者 倪偉）6月23日9點(diǎn)43分，中國(guó)北斗三號(hào)系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功，北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)星座部署完成。

天上的北斗衛(wèi)星時(shí)刻便利著我們的生活。打開手機(jī)，依靠電子地圖導(dǎo)航目的地，或查看軟件里外賣小哥到哪里了，這些日常生活中的應(yīng)用都用上了北斗系統(tǒng)。目前新入網(wǎng)的手機(jī)，也有70%可以用北斗服務(wù)。

2年半、30顆衛(wèi)星，這個(gè)我國(guó)規(guī)模最大、覆蓋范圍最廣、性能要求最高的衛(wèi)星系統(tǒng)，到底是個(gè)啥？以下7個(gè)問題帶你看懂。

北斗三號(hào)系統(tǒng)30顆衛(wèi)星分布在三個(gè)軌道面上。中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室

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一問：北斗是什么？

通俗來(lái)說(shuō)，北斗三號(hào)系統(tǒng)可以看作中國(guó)版的GPS。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)著眼于國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要自主建設(shè)運(yùn)行的，可以為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)，屬于國(guó)家重要時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施。

北斗的發(fā)展經(jīng)歷三代，北斗一號(hào)系統(tǒng)2000年年底建成，是一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)，向中國(guó)提供服務(wù)。2007年至2012年，北斗二號(hào)系統(tǒng)建成，向亞太地區(qū)提供服務(wù)。2017年到2020年，30顆星組成的北斗三號(hào)系統(tǒng)建成，也就是全球?qū)Ш较到y(tǒng)，可以服務(wù)全球。

二問：北斗組了一張什么樣的網(wǎng)？

北斗三號(hào)不是一顆衛(wèi)星，而是一個(gè)系統(tǒng)，包含30顆衛(wèi)星。這些衛(wèi)星組成了一張網(wǎng)，將地球和臨近空間籠罩在內(nèi)。因此北斗三號(hào)建設(shè)過(guò)程也被形象地稱為“組網(wǎng)”。

這張網(wǎng)上的30顆衛(wèi)星，分布在三個(gè)不同高度的軌道面，包括24顆MEO衛(wèi)星（地球中圓軌道衛(wèi)星）、3顆IGSO衛(wèi)星（傾斜地球同步軌道衛(wèi)星）和3顆GEO衛(wèi)星（地球靜止軌道衛(wèi)星）。

MEO衛(wèi)星是北斗三號(hào)主力衛(wèi)星，運(yùn)行在距離地球約2萬(wàn)公里的軌道，主要提供導(dǎo)航定位授時(shí)服務(wù)，以及全球短報(bào)文通信、國(guó)際搜救等特色服務(wù)。IGSO衛(wèi)星主要運(yùn)行在距離地球3萬(wàn)6千公里軌道上，由于是高軌道衛(wèi)星，可以有效增加亞太地區(qū)衛(wèi)星可見數(shù)，為亞太地區(qū)提供更優(yōu)質(zhì)服務(wù)。GEO衛(wèi)星主要運(yùn)行在距離地球3萬(wàn)6千公里的地球靜止軌道上，提供區(qū)域短報(bào)文、星基增強(qiáng)等特色服務(wù)。

三個(gè)軌道面的星座設(shè)計(jì)，是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的獨(dú)創(chuàng)，也具有顯著的優(yōu)勢(shì)。與其他導(dǎo)航系統(tǒng)相比，最突出的特點(diǎn)是增加了高軌道衛(wèi)星，衛(wèi)星越高抗遮擋能力就越強(qiáng)，尤其在低緯度地區(qū)性能更有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，利用高軌道衛(wèi)星，北斗還增添了通信功能，提供全球獨(dú)家的短報(bào)文服務(wù)。

三問：北斗有什么特色功能？

短報(bào)文是北斗特有的功能，從北斗一號(hào)一直延續(xù)到北斗三號(hào)系統(tǒng)。

導(dǎo)航衛(wèi)星和通信衛(wèi)星是兩類衛(wèi)星，但北斗導(dǎo)航衛(wèi)星上卻附加了通信功能。中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)王博介紹，北斗用戶利用終端，不僅可以知道自己的位置，還可以通過(guò)短報(bào)文將自己的情況告訴他人。

在有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)，這一功能似乎雞肋，但在大量尚未有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)，如沙漠、遠(yuǎn)洋、深山、森林等，就必須要依靠衛(wèi)星通信。一般衛(wèi)星通信比較昂貴，北斗短報(bào)文則成本低廉，且附加在導(dǎo)航終端里，更為便利，在應(yīng)急救援、遠(yuǎn)洋漁業(yè)等領(lǐng)域得到有效應(yīng)用。

如今，北斗三號(hào)的短報(bào)文通信能力顯著提升，從一次發(fā)送120個(gè)漢字提升到一次1000多漢字，還可發(fā)送圖片等信息，應(yīng)用場(chǎng)景更為豐富。

除了短報(bào)文，北斗系統(tǒng)還有多種特殊應(yīng)用，另一個(gè)例子是國(guó)際搜救。

北斗三號(hào)系統(tǒng)的6顆MEO衛(wèi)星上，裝有搜救載荷，可以與其他全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)一起，為全球用戶提供搜救服務(wù)。“舉個(gè)例子，漁船在作業(yè)過(guò)程中遇到惡劣天氣遇險(xiǎn)，搜救終端在觸水之后會(huì)自動(dòng)把搜救信號(hào)發(fā)到衛(wèi)星上，衛(wèi)星會(huì)把這些信息轉(zhuǎn)發(fā)到地面系統(tǒng)，地面系統(tǒng)可以快速計(jì)算出遇險(xiǎn)者的位置，告訴附近的救援力量快速開展搜救工作。”北斗衛(wèi)星系統(tǒng)總師林寶軍此前介紹。

這項(xiàng)服務(wù)是按國(guó)際衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)，與其他國(guó)際衛(wèi)星搜救系統(tǒng)聯(lián)合開展的一項(xiàng)免費(fèi)公益性服務(wù)，主要用于水上、陸地、空中遇險(xiǎn)目標(biāo)的定位和救援。

西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，執(zhí)行北斗三號(hào)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射的長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭轉(zhuǎn)運(yùn)至發(fā)射區(qū)。航天科技集團(tuán)一院

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四問：為什么有了GPS還要建設(shè)北斗？

全球共有四個(gè)全球?qū)Ш较到y(tǒng)建成或在建，除了北斗，還有美國(guó)GPS、俄羅斯格洛納斯和歐盟伽利略。GPS上世紀(jì)就開始提供全球服務(wù)，在我國(guó)也有龐大應(yīng)用規(guī)模，但我國(guó)依然努力建設(shè)了自己的北斗系統(tǒng)。

北斗三號(hào)工程衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師謝軍表示，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)國(guó)家重要的空間基礎(chǔ)設(shè)施，甚至是基礎(chǔ)設(shè)施中的支撐和基礎(chǔ)。如果用國(guó)外關(guān)鍵技術(shù)，采購(gòu)國(guó)外核心產(chǎn)品，一旦被斷貨，系統(tǒng)就無(wú)法長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行下去。

王博說(shuō)，在國(guó)計(jì)民生很多重要行業(yè)里面，導(dǎo)航系統(tǒng)提供的時(shí)空基準(zhǔn)不可或缺。精確的時(shí)空基準(zhǔn)，可以說(shuō)是一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略資源，通信、電網(wǎng)、金融等行業(yè)，都需要導(dǎo)航衛(wèi)星的精準(zhǔn)的定位和授時(shí)功能。

對(duì)于國(guó)防安全來(lái)說(shuō)，導(dǎo)航衛(wèi)星也尤為重要，在保衛(wèi)國(guó)家安全的時(shí)候，很多武器裝備的制導(dǎo)、導(dǎo)航都離不開衛(wèi)星。所以，有了GPS等其他導(dǎo)航系統(tǒng)以后，我們?nèi)匀粓?jiān)持建設(shè)自己的北斗系統(tǒng)，這是北斗的戰(zhàn)略意義。

五問：如何用上北斗的服務(wù)？

對(duì)于普通個(gè)人用戶，并不需要通過(guò)特別的途徑選擇使用北斗服務(wù)，北斗服務(wù)已經(jīng)通過(guò)芯片內(nèi)置到我們的手機(jī)、汽車等設(shè)備中。我們使用導(dǎo)航定位服務(wù)的時(shí)候，就已經(jīng)用上了北斗衛(wèi)星。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師楊長(zhǎng)風(fēng)此前介紹，中國(guó)新入網(wǎng)的智能手機(jī)，70%已經(jīng)內(nèi)置北斗芯片，或北斗、GPS雙模芯片。雙模芯片可以同時(shí)使用GPS和北斗系統(tǒng)，這種使用不是非此即彼，而是同時(shí)使用北斗和GPS衛(wèi)星，芯片會(huì)自動(dòng)挑選目前可以接收到的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，可能是來(lái)自北斗衛(wèi)星和GPS衛(wèi)星的組合，通過(guò)4顆以上衛(wèi)星，就能計(jì)算出當(dāng)前的位置。

在交通運(yùn)輸、農(nóng)林漁業(yè)、減災(zāi)救災(zāi)等各行各業(yè)里，北斗也實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，通過(guò)一些內(nèi)置北斗芯片的終端設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)。

六問：北斗系統(tǒng)為什么能“神速”建成？

北斗三號(hào)建設(shè)堪稱“神速”，從2017年11月5日發(fā)射首星，到2020年6月23日收官，僅2年7個(gè)月就完成30顆星組網(wǎng)，其間還發(fā)射了2顆北斗二號(hào)衛(wèi)星，完善了北斗二號(hào)星座。

這是我國(guó)航天歷史上規(guī)模最大的星座，也是最密集的同型號(hào)衛(wèi)星發(fā)射。“高風(fēng)險(xiǎn)的航天領(lǐng)域，質(zhì)量和進(jìn)度、質(zhì)量和數(shù)量一直是一對(duì)矛盾。”謝軍曾說(shuō)。這樣的速度下百分之百成功率，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，依靠的是快速的火箭和衛(wèi)星制造能力，以及成熟的發(fā)射技術(shù)。

中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其說(shuō)，北斗系統(tǒng)充分借鑒、繼承、發(fā)揚(yáng)了中國(guó)航天獨(dú)到的管理模式，同時(shí)創(chuàng)新了很多組織管理模式。例如建立了全球連續(xù)監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)所有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，讓北斗系統(tǒng)學(xué)習(xí)改進(jìn)提升。

北斗衛(wèi)星發(fā)射使用的火箭為長(zhǎng)三甲系列火箭，分為長(zhǎng)三甲、長(zhǎng)三乙、長(zhǎng)三丙三種構(gòu)型。長(zhǎng)三甲系列也是我國(guó)發(fā)射次數(shù)最多、適應(yīng)性最強(qiáng)的運(yùn)載火箭系列，目前發(fā)射次數(shù)達(dá)112次。從北斗一號(hào)系統(tǒng)開始，長(zhǎng)三甲系列44次發(fā)射59顆北斗衛(wèi)星，成功率100%。

近幾年，長(zhǎng)三甲系列火箭一直處于高強(qiáng)密度發(fā)射狀態(tài)，連續(xù)5年摘得全國(guó)發(fā)射次數(shù)排名第一的火箭型號(hào)桂冠。為了實(shí)現(xiàn)兩年半發(fā)射30顆北斗衛(wèi)星，長(zhǎng)三甲系列火箭還進(jìn)行了適應(yīng)性改進(jìn)，滿足三種軌道發(fā)射需求。

長(zhǎng)三甲研制方中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院介紹，長(zhǎng)三甲系列火箭還具備大型衛(wèi)星的雙星發(fā)射能力、末級(jí)長(zhǎng)時(shí)間滑行能力、窄窗口/多窗口甚至零窗口發(fā)射能力、低溫推進(jìn)劑加注后推遲24小時(shí)不泄出再次發(fā)射的能力，保證了長(zhǎng)三甲系列能滿足絕大多數(shù)有效載荷的需求。

七問：北斗建設(shè)中有什么困難？

楊長(zhǎng)風(fēng)曾在一段采訪中講述過(guò)北斗二號(hào)爭(zhēng)分奪秒“保軌道頻率”的故事。

導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射上天的前提是要有合法的軌道位置和頻率資源，這是世界各國(guó)必爭(zhēng)的寶貴資源。2000年4月17日，我國(guó)在國(guó)際電信聯(lián)盟組織爭(zhēng)取到了軌道位置和頻率資源，按規(guī)定，必須要在7年有效期內(nèi)發(fā)射衛(wèi)星并成功收到信號(hào)。

實(shí)際北斗二號(hào)立項(xiàng)是2004年，只有3年時(shí)間，必須要研制和成功發(fā)射第一顆衛(wèi)星，這一過(guò)程一般來(lái)說(shuō)需要5年。這顆星不僅是北斗二號(hào)系統(tǒng)的首顆衛(wèi)星，更肩負(fù)著啟動(dòng)北斗空間軌道位置和無(wú)線電頻率的重任。

北斗團(tuán)隊(duì)夜以繼日，趕在2007年4月初進(jìn)入發(fā)射階段。當(dāng)時(shí)這顆衛(wèi)星已經(jīng)與火箭合體，豎立在發(fā)射塔架上等待發(fā)射，卻突然發(fā)現(xiàn)應(yīng)答機(jī)出現(xiàn)了異常，研制人員重新打開了火箭整流罩，檢查衛(wèi)星。

研制人員72小時(shí)沒有合眼，及時(shí)排除了隱患。終于，2007年4月14日凌晨4時(shí)11分，衛(wèi)星成功發(fā)射。4月17日晚上8時(shí)許，衛(wèi)星傳回信號(hào)，此時(shí)距離國(guó)際電聯(lián)的“七年之限”只剩不到4個(gè)小時(shí)。我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的軌道頻率資源，為北斗區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)建設(shè)起到了重要作用。

楊長(zhǎng)風(fēng)說(shuō)，國(guó)外的技術(shù)封鎖，成為制約北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程建設(shè)的最大瓶頸。例如北斗二號(hào)研制初期，本打算從國(guó)外引進(jìn)核心器部件——原子鐘，但由于外方原因最終沒能合作。但中國(guó)科研人員僅用兩年，就攻克了原子鐘這個(gè)最大技術(shù)瓶頸。如今，北斗系統(tǒng)原子鐘精度，已經(jīng)提升到每300萬(wàn)年差一秒。

新京報(bào)記者 倪偉