北斗全球導航定位系統組網成功，連美國都懼怕的科技成果

從古至今，人類對導航定位有着天然的需求，無論是日常生活還是行軍戰爭，均離不開導航定位。西漢著名將領李廣就是因為在戰場上兩次迷失方向，最終導致與主力部隊失散，作戰不利，終生與封侯無緣。落得個''馮唐易老，李廣難封''的千年遺憾。由此可見導航定位的重要性。但是由於地球曲率的影響，人類看的始終不夠遠，所以人類一直希望擁有一雙站得高，看得遠的''千里眼''。但是受限於古代科學技術，人們始終無法擁有真正的''千里眼''。

直到1957年，蘇聯發射了人類第一顆人造衞星，人類才覺得擁有''千里眼''的機會來了。當時美國霍普金斯大學的兩位教授在接收蘇聯衞星信號時，意外發現了衞星與接收設備之間可以形成多普勒頻移效應，而這種奇妙的效應是可以用來導航定位的。在他們的建議下，美國在1964年組建了全球第一個衞星導航系統，也就是GPS導航系統的雛形，子午儀導航系統。這套系統由6顆衞星組成，主要提供給美國海軍使用。

在美國海軍的使用過程中，逐漸發現了衞星導航定位具有無可比擬的優越性，同時也發現子午儀導航定位系統存在巨大的技術缺陷和不足，為此美國軍隊急需一款更加完善，更加先進的衞星導航定位系統。為此，美國海軍實驗室提出了全球定位網的宏大計劃。按照當時的設想，該計劃由12-18顆人造衞星構成，軌道高度在1萬千米。與此同時，美國空軍也出台了一套方案。最終美國國防部為了節省科研費用，提高科研效率，將海軍與空軍的兩種方案合二為一，1973年美國的GPS計劃正式出爐。

最初的GPS導航系統由24顆人造衞星組成，所有的衞星被劃分在三個軌道上，每個軌道上部署8顆。這樣做的目的是確保地球上的每一個目標都能觀測到6-9顆人造衞星，從而提高整套導航系統的穩定性與精確度。美國的GPS導航系統建設工作分為三個階段。1978年，美國國防部在加利福尼亞州的范登堡空軍基地將GPS導航系統的首批4顆試驗衞星發射升空，隨後科研人員對地面信號接收站等一系列設施進行了測試，取得了預期的效果。從1979年到1984年，美國國防部又陸續發射了7顆試驗人造衞星，並對導航系統的精確度進行了測試，結果發現其精確度超過了當初的預期，科研人員非常滿意。隨後在1989年到1993之間，美國又發射了剩餘的13顆人造衞星，GPS導航系統最初設定的24顆衞星全部升空，標誌着GPS導航系統的初步建成。

由於當初GPS導航系統是由美國國防部主導研發的，其初衷也是為美國軍隊提供導航定位服務。不過隨着冷戰結束，蘇聯對美國的威脅消失之後，美國軍方開始將許多軍工技術解密，提供給民用，GPS導航定位服務便是其中之一。2000年美國宣佈GPS軍用和民用分開發展，取消GPS定位精度的限制，同時提高了民用導航定位的精確度，使得GPS導航系統的信號強度和精確度得到了極大的改善。憑藉全天候、高精度和自動測量的技術優點，GPS民用導航服務迅速殺入了各個應用市場。由於GPS導航系統起步早，技術領先，功能相對齊全，幾乎壟斷了全球民用導航定位市場，每年可以為美國帶去上千億美元的收入。

鑑於巨大的國防需求和廣闊的民用市場前景，同時也為了避免導航定位技術受制於人，中國也決定自主研發構建屬於自己的全球導航定位系統。1994年,中國啓動了北斗導航定位系統的建設。2000年10月31，中國第一顆用於導航定位的衞星北斗-1A在西昌航天中心發射成功，同年12月21日，第二顆導航定位衞星北斗-1B發射升空。這2顆地球靜止軌道衞星組成了最初的北斗一號導航定位系統。衞星採用的是有源定位體制,可以為中國用户提供定位、授時、廣域差分和短報文通信服務。

在第一階段建設工作完成後，科研人員對北斗一號導航系統進行了諸多技術測試，證明其是一個可靠的導航系統。2003年，北斗二號導航定位系統建設工作開始，衞星發射的頻率也隨之加快。2007年4月11日，北斗二號導航系統的第一顆衞星北斗導航衞星（M1）在西昌航天中心發射成功。北斗二號導航系統的建設一共持續了11年，從2007年4月11日開始，到2018年7月10日結束，北斗二號導航系統一共發射了21顆衞星。在北斗二號導航系統所有衞星發射完成後，其覆蓋範圍和導航定位精度比北斗一號有了大幅度提升。定位精度從20米提升至10米，時間精度達到10納秒，覆蓋範圍擴大至亞太地區的大部分區域，初步擁有了全球導航定位系統的雛形。

在北斗二號取得成功後，中國航天人馬不停蹄地開始了北斗三號導航系統的建設。當初的規劃是在2009年開始，同期發射19顆組網衞星，到2018年基本完成，達到向全球用户提供導航定位服務的目標。2020年6月23日，是一個偉大的時刻。中國在西昌航天中心用長征三號乙運載火箭，發射了北斗三號導航系統中的最後一顆全球組網衞星，至此北斗三號全球衞星導航系統全球組網正式完成。中國航天人的全球導航系統夢想也正式完成。一路走來，充滿了坎坷和困難，但是在成功的那一刻，所有的付出都是值得的。

在最後一刻組網衞星發射成功後，標誌着北斗全球導航定位系統的正式建成，中國也擁有了和美國GPS齊名的導航系統。相比美國的GPS全球導航系統，中國的北斗具有明顯的後發技術優勢，美國GPS導航衞星使用的雙頻信號，而中國的北斗系統使用的是三頻信號。相比雙頻信號，三頻信號的導航衞星可靠性更高，抗干擾能力能力更強，可以更加適應太空複雜的光電磁環境。而且三頻導航信號更穩定更好，精度也更高。此外北斗導航系統還有非常有特色的短文播報功能，這項功能對於遠洋捕撈的漁民、海上勘探人員、户外工作者等羣體，是非常有價值的。

北斗導航系統的正式建成，堪稱中國實施改革開放40餘年來，和建國70多年來，取得的最偉大的科技成果之一。未來北斗導航系統將在交通運輸、網絡通信、水文監測、氣象預報、救急救災、國防科技等領域發揮重要作用。同時基於北斗導航系統的電子便攜設備將走進千家萬户，為消費者帶去眾多生活便利。此外北斗導航系統的建成，將打破美國在全球導航定位領域一家獨大的壟斷局面，從此全球用户可供選擇的產品與服務將會更豐富。同時在導航定位萬億美元的市場上，將會出現一個全新的競爭者和領導者。難怪就連美國前中情局副局長、代理局長約翰·麥克勞克林訪華也承認，中國諸多新科技成果中，最頭疼的其實是中國的北斗。