2018，中国靠什么完成“十送北斗”
执行本次发射任务的长征三号乙火箭
本报赴西昌特派记者 邓孝慈 本报特约记者 张亦驰
19日凌晨，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射北斗三号系统第18、19颗组网卫星，标志着我国北斗三号基本系统星座部署完成。那么，这两颗北斗三号导航卫星到底有什么节点意义？中国又靠什么在2018年完成了“十送北斗”的密集发射任务？
北斗走向全球的关键一步
据北斗卫星导航系统总设计师杨长风介绍，此次发射的两颗卫星属于中圆地球轨道卫星，是我国北斗三号系统第18、19颗组网卫星，总体上属于第42、43颗北斗导航卫星。卫星发射入轨后，将进行在轨测试与试验评估，并与此前发射的17颗北斗三号导航卫星进行组网联调和性能指标评估，于今年年底前开通运行，向“一带一路”国家和地区提供基本导航服务。自此，北斗三号基本系统星座将部署圆满完成，迈出中国北斗从国内走向国际、从区域走向全球的“关键一步”。北斗系统已成为中国实施改革开放40年来取得的重要成就之一。
据一位不愿透露姓名的专家介绍，目前发射的北斗三号卫星大多为距离地面超过2万公里的中圆地球轨道，也就是MEO轨道，这也是目前GPS、“格洛纳斯”和“伽利略”系统使用的轨道类型，非常适合全球组网。北斗三号卫星中，还包括距离地面大约3.6万公里的地球静止轨道(GEO)卫星和倾斜地球同步轨道(IGSO)。
按照我国北斗导航卫星系统发展三步走战略，北斗三号属于第三步。而北斗三号组网，则按照最简系统、基本系统、全球系统三步实施组网。2009年北斗三号工程正式启动实施，2016年完成了试验系统建设，2017年11月5日，在西昌卫星发射中心执行了首次组网卫星发射任务。2018年3月底，建成由8颗北斗导航卫星组成的最简系统。
按照计划，2019年至2020年，将发射6颗北斗三号MEO卫星、3颗北斗三号IGSO卫星和两颗北斗三号GEO卫星，2020年服务范围覆盖全球。
各项性能获得提升
相比之前的北斗二号区域导航系统，北斗三号不仅覆盖范围大大提升，在各项性能上也有很大提高。导航定位系统最核心的指标之一是定位精度，北斗三号将这一指标提升至2.5至5米，较北斗二号提升1至2倍。
定位精度的提升，得益于新技术的支撑。在正样设计之初，研制团队就把服务精度设计目标设定在尚未发射的第三代GPS导航卫星及“伽利略”导航系统设计指标之上。卫星的研制单位空间技术研究院率先提出国际上首个高中轨道星间链路混合型新体制，形成具有自主知识产权的星间链路网络协议、自主定轨、时间同步等系统方案，解决了全球布站、卫星境外监测的难题。而且，目前北斗三号卫星上使用的所有部件，全部实现国产化。
原子钟是导航卫星的核心装备，它们的精确性和稳定性从某处程度上决定了信号的空间精度。北斗三号卫星采用更高性能的铷原子钟和氢原子钟，铷原子钟天稳定度为E-14量级(也就是说每天误差大约是10的负14次方秒)，氢原子钟天稳定度为E-15量级。加之采用星间链路等新技术，使得空间信号精度可优于0.5米，为达到2.5到5米的定位精度奠定了基础。卫星设计寿命由8年提升至10-12年，在轨运行工作可靠性有了大幅提升。
新技术也使得提供的服务得到拓展。据介绍，首先，在进一步提高基本导航服务能力的基础上，按照国际民航标准提供星基增强服务。其次，按照国际搜救卫星组织标准，提供国际搜索救援服务。最后，在全面兼容北斗二号短报文服务基础上，服务容量提升10倍，用户机发射功率降低10倍，短报文服务能力大幅提升，用户终端小型化、集成化，使用更方便。而且在北斗二号向北斗三号过渡过程中，能够确保老用户“无感知”。
高密度发射背后的“秘密”
据报道，从今年1月12日，长三乙运载火箭搭档远征一号上面级成功发射北斗三号02组双星，到此次发射09组双星，11个月时间里，长三甲系列火箭今年已完成的12次发射任务中有10次都是北斗导航卫星的发射任务，共将18颗卫星送入预定轨道，顺利实现今年北斗工程的圆满收官。2018年7月以来，已执行7次任务、发射12颗北斗导航卫星，组网发射最短间隔仅17天，创造北斗组网发射历史上高密度、高成功率的新纪录。
那么，是什么让北斗三号以史无前例的速度组网发射的呢？有专家表示，正是“三个给力”确保了这样的发射速度。首先是卫星给力。近年来，中国空间技术研究院针对北斗卫星批量研制特点，采用了一系列新技术，实现了卫星至少60天的完全自主运行能力。通过优化流程，北斗三号在前方发射场的卫星试验人员数量减少近一半、全流程时间缩短近1/3。
其次是火箭给力。长征三号甲系列火箭(包括长征三号甲、长征三号乙和长征三号丙等)目前已经成功发射94次，其中相当大一部分是送北斗卫星上天，被称为“北斗专列”。为满足北斗三号系统组网高密度发射需求，科研人员持续技术创新，长征三号甲系列火箭适应性、可靠性、安全性都得到大幅提升。
说到底，还是中国航天人给力。卫星系统的科研人员连续作战，“干着发射场的星，管着天上飞的星，操心正在做的星”几乎是北斗人的工作模式。正是航天人的给力，创造了一年“十送北斗”的纪录。▲
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