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約40年前,美國軍方開始了被稱作『全球定位系統』(GPS)的研制。現在,在我們頭頂上空約2萬公裡處的中地球軌道,GPS系統部署了24顆衛星,地面站對這些衛星的信息數據進行捕捉、處理、解碼,並將有關信息發至用戶終端機——這樣,GPS給全球提供准確的定位、測速和高精度的時間標准。在美國GPS佔領95%中國衛星導航定位市場的今天,假如在關鍵時刻美國人關掉GPS,或者在上面『動點手腳』,我們的戰略武器怎麼辦?我們的飛機怎麼辦?事實上,這已有先例可循——1996年臺灣海峽局勢緊張的時候,中國軍隊的一次大規模軍事演習便曾受到過GPS信號中斷的乾擾。
從上世紀80年代末開始,中國科學家們就開始致力於研制中國自己的『GPS』——『北斗』計劃。時至今日,北斗系統已經成功發射了7顆衛星。根據當前的計劃,北斗系統預計到2012年共發射12顆工作衛星,完成服務范圍覆蓋亞太地區的目標;到2020年,北斗將發射5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星,成為一個向全球提供服務的衛星導航系統。
1誕生爭議中立項
1985年,中國的科學家開始研制中國自己的衛星導航系統。這個由中國自主研發的導航系統被命名為『北斗』。這一計劃從最初的『最高機密』,直到如今逐步推廣為民用,已經走過了20多年。在這20多年中,卜慶君從中國人民解放軍一位參謀成長為總參謀部測繪局局長,再成為現在的退休老人。1985年,卜慶君受邀參加了在華盛頓舉辦的『GPS全球定位系統國際運用研討會』。但在特殊情況下,美國軍方可以限制國內外用戶對GPS的使用讓卜慶君提高了警惕。
同一個月,卜慶君受邀參加了另外一個學術研討會。中國科學家陳芳允在會議上作了一個演講——『利用兩顆衛星就可以解決地面定位問題』,後來被歸納為『雙星定位』。卜慶君突然意識到這似乎可以用來開展中國導航系統的研究。他找到陳芳允家裡,陳芳允告訴他,『其實我們自己已經研究了兩年。』作為著名的電子學專家,陳芳允和其他同事兩年來的研究成為日後『北斗計劃』的奠基理論。
第二年3月,卜慶君起草報告請求國家啟動雙星定位系統的研究。一個月後,召開了可行性論證會。『鐵道部、電信局、交通部、林業局都派人去了。』卜慶君說,『但是,支持的很少。』人們提出了三個質疑:第一,既然有GPS,為什麼我們還要搞這個雙星定位?第二,我們的技術水平能否達到?第三,我們有沒有這個經濟實力?與會者的質疑並非沒有道理。中國走出文革尚不足10年,國民經濟仍在困頓之中,人力物力奇缺。會議進行了熱烈甚至是激烈的討論、爭辯,最終,眾人認識到自主研發導航系統對國家安全的重要性,以及衛星測量手段對國防建設、科研建設的重要意義。很快,參與研發的團隊列出了17個重大原始試驗專項。然而,北斗計劃的正式立項,一直等到1994年。
2缺人缺經費
從1985年進行論證開始,中國航天科技集團五院就一直擔任著北斗計劃中衛星方面的設計工作。而當北斗計劃正式立項之後,正巧趕上航天飛船『神舟』計劃開始上馬。這樣一來,任務一下子加重了。在此背景下,相關部門希望將北斗計劃的工作遷往上海。而如果遷往上海,研究工作基本需要從頭再來。卜慶君直接找到曹剛川,陳述遷址之弊,爭取到了首長的理解與支持。
遷往上海的計劃最終沒有實施。此時,相關專家已經陸續被調往北京。但是,這些研究浩瀚宇宙的科學家甚至沒有一間合適的辦公室。『當時房子很緊,來了人都是打游擊。』北斗系統副總設計師譚述森說。北斗計劃最初的辦公室,就設立在總參測繪局招待所的三樓。『連我現在這辦公室的一半大小都沒有。』譚述森指著自己40平方米的房間說。他到任的時候,辦公室一共5個人,狹小的空間內只能將就容下辦公桌。
匱乏的不只是辦公設施,還有人纔。卜慶君曾經與哈爾濱工業大學的校長商量,希望對方能為北斗計劃提供幾個博士生。對方十分爽快。卜慶君趕緊派人到哈工大,每個前來應聘的博士生都會問兩個問題,『待遇多少?能解決住房嗎?』而就在他們與博士生洽談的同時,廣東一家企業前來招聘,待遇是月薪五千,另提供一套住房。一個月之後,卜慶君的部下一個博士生都沒有招到,只有四五個本科生願意前往北京。
領導覺得必須解決住房問題,不然沒有辦法吸引人纔。於是,一方面開始著手蓋宿捨樓,另一方面開始跑北京市規劃局,提出建立北斗計劃總站需要用地。規劃局很大方地表示,『你們是保密單位。順義那邊要哪塊,我們來安排。』主管領導表示太遠,不滿意。對方又說,『那就沙河以北,哪塊都可以。』『我們要上地。』如今,卜慶君對記者笑呵呵地回憶。但是,上地附近已經完成了規劃,無法更改。卜慶君就與位於上地附近航天城的負責人協調,在共用水電的情況下,劃撥出了附近的兩塊土地作為工作區和生活區。
記得那是1997年1月16日,距離春節還有三天,北斗地面中心的基建經費也最終敲定。
3擁有GPS不具有的短信功能
就在決策指揮層為這個項目奔忙的同時,北斗研發團隊的科學家也一直在進行著自己的工作。他們為自己定出的目標是『保八爭七』——第一顆衛星的發射時間保證在1998年,爭取提前到1997年。但是一切遠比設想的要復雜。『我們有30年海量的測繪資料,但這些資料都是紙質的,必須全部數字化。』總參測繪局一位資深專家回憶說,『這就需要功能強大的計算機。但那個時候,擁有這樣的計算機都很困難。』最終,巨型計算機引入了北斗計劃。
在北斗系統籌備之初,這些早已熟悉GPS的科學家為自己提出要求。北斗系統副總設計師譚述森說,他所指的創新,是指北斗系統獨有的、GPS不具備的短報文通信功能。『這120個字的短信功能有時候非常重要,用戶之間可以互相聯系。比如汶川地震的時候,所有通信都斷了,救援隊就依靠這個功能。』
除此之外,科學家們還制定了導航反應的標准,在5秒之內必須有所反饋。『其實5秒都會覺得時間長,咱們必須從用戶的角度出發。如果過了幾分鍾沒有導航顯示,那你肯定認為這機器壞了。所以從一開始,我們制定了5秒的標准。』譚述森說。
為了達到這些標准,直到2000年10月,北斗導航系統的第一顆衛星纔正式送入軌道。時隔兩月,第二顆衛星成功發射。此刻,從提出理論,到發射衛星上天,北斗計劃已經走過15年。
應用 破解產業困局急需政府支持
2003年,北斗系統應用主管部門上報國務院和中央軍委,建議批准北斗系統向民用領域提供服務。
『軍隊和國防應用的數量相對於系統的民用數量來講,簡直是小巫見大巫。北斗全球系統建成之後,民用將佔據北斗系統用戶總量的95%以上。』北斗系統總工程師孫家棟院士說。
據中國衛星導航應用管理中心常務副主任趙康寧介紹,目前,北斗的用戶以集團用戶為主。除了國防部門以外,漁政、水文測報、交通運輸監控和森林防火部門是北斗的主要用戶。在這些部門裡,北斗系統的使用佔到30%左右。因為北斗的特點,尤其是其短報文通信的功能,特別得到漁政、水文監測和森林防火部門的青睞。『現在南海、東海等漁政部門主動放棄了GPS,而全部改用北斗了。為什麼不用GPS呢?GPS只能告訴你所在位置的經緯度,而在海洋裡,光知道經緯度意義不大,周圍都是海。但如果使用北斗,如果有臺風,漁政部門就可以通知所有漁民;而如果一艘孤獨的漁船在茫茫大海上出現危險,也可以通過北斗發短信求助,漁政系統可以立即告訴你離你最近的漁船在什麼地方,最快的救援需要多長時間等等。』趙康寧說。
除了導航、通信以外,北斗的一個重要功能是授時。在軍事領域,聯合攻擊炸彈之所以能夠精確地打擊目標,是因為其通過衛星定位和高精度授時來對目標進行多維鎖定。而在民用領域,精度授時的概念則對金融和電力部門尤其重要。
在2007年2月北斗二代的論證會上,專家論證認為北斗系統建成以後,年產值可達到500億元。然而,在被GPS壟斷的民用市場,北斗的推廣必然是一個緩慢的過程,急需破解產業困局。整體用戶數量少是困擾北斗系統應用的主要原因之一。『在全球四大衛星導航定位系統中,北斗系統的建設急需破解產業困局。』總參測繪局局長袁樹友少將表示。『北斗系統最終要走向市場,』中國衛星導航應用管理中心副主任楊寶峰說,『我們要發射35顆衛星,投資600億元,這麼大的投入,是需要市場支橕的。』他認為,北斗系統的應用在國內市場應佔到70%以上纔算合理,而要達到這個目標並非易事,需付出巨大的努力。『我們也需要在國家層面,組建高於現有各個相關部門的機構,以適應迅速發展的衛星導航定位產業。』
據《中國新聞周刊》報道