性能提升、服务扩展,北斗三号基本系统建成

2018-11-20 07:28 来源: 人民日报
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性能提升、服务扩展,北斗三号基本系统建成
迈向全球关键一步

11月19日凌晨,我国在西昌卫星发射中心以“一箭双星”方式再次成功发射两颗北斗三号导航卫星。此次任务的成功,标志着我国北斗三号基本系统星座部署圆满完成,并计划年底前开通运行,向“一带一路”国家和地区提供基本导航服务,迈出中国北斗从区域走向全球的“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。

一年内成功发射19颗北斗三号导航卫星

“北斗系统建设在工程全线的团结努力下,实现了‘中国速度’。”北斗卫星导航系统总设计师杨长风说。

自去年11月我国发射北斗三号首发双星开始,北斗系统组网发射进入高密度期,仅1年时间,先后圆满完成11次北斗导航卫星发射任务,成功将19颗北斗三号导航卫星和1颗北斗二号导航卫星送入预定轨道,组网发射最短间隔仅17天,创造了北斗组网发射历史上高密度、高成功率的新纪录。

2009年北斗三号工程正式启动实施。回顾我国北斗工程建设,北斗一号实现了中国导航卫星从无到有,使我国成为继美、俄之后第三个拥有导航卫星的国家;北斗二号突破了区域混合导航星座构建、高精度时空基准建立等关键技术,跻身国际卫星导航系统四大服务商;北斗三号,则将真正实现“中国的北斗,世界的北斗”的愿景。

北斗三号不仅覆盖范围提升至全球,在技术体制上也实现性能提升和服务扩展,定位精度提升至2.5至5米,较北斗二号提升1至2倍。

杨长风说,在性能提升方面,北斗三号卫星采用了更高性能的铷原子钟和氢原子钟,具备更强的“心脏”;通过采用星间链路等新技术,空间信号精度可优于0.5米;增加了性能更优的互操作信号B1C,同时,在全球系统中,将B2I信号升级为性能更优的B2a信号。

服务拓展方面,在进一步提高基本导航服务能力基础上,按照国际民航标准提供星基增强服务,按照国际搜救卫星组织标准提供国际搜索救援服务;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,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。

到今年底,北斗系统将面向“一带一路”国家和地区开通服务,2020年服务范围覆盖全球,2035年前还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。

组网历程体现“中国速度”,蕴藏“中国智慧”

北斗三号系统组网的历程,体现着“中国速度”,蕴藏着“中国智慧”。

促进卫星导航全球化应用、推动卫星导航为人类福祉发挥更大作用的承诺背后,是北斗三号快速组网的空前挑战。

中国航天科技集团五院北斗导航卫星研制全面进入高密集发射模式,呈现出高度并行的任务特点。“连续作战,随时切换,这就是我们北斗人的工作模式。”中国航天科技集团五院北斗三号卫星总指挥迟军说。

“我们非常注重以科学管理加强卫星地面试验验证。”迟军说。例如,通过优化管理流程,大幅提高工作效率,北斗三号在前方发射场的卫星试验人员数量减少了近一半,全流程时间反而缩短了近1/3。

作为全球唯一由3种轨道卫星构成的导航系统,北斗导航卫星对执行其发射任务的火箭要求非常高。适应能力强、服务轨道面多的特点使得长三甲系列运载火箭脱颖而出。2018年,长征三号甲系列火箭已成功完成了12次发射,其中10次就是执行北斗发射任务,并确保了100%的发射成功率。

“对长三甲系列运载火箭来说,北斗三号工程既是急难重的挑战,又是提高应对任务能力的机遇。”中国航天科技集团一院长征三号甲系列运载火箭总指挥岑拯说,近几年,火箭共进行了403项技术改进,平均每枚火箭进行技术改进28项,其中最高1枚达43项,从而以高密度、高可靠性、高成功率的发射保障北斗工程建设的推进。

西昌卫星发射中心是北斗卫星发射的“主战场”。西昌卫星发射中心副主任吴炜琦介绍,西昌发射场适合发射中高轨道卫星的特点,让北斗卫星选择了在此发射。发射北斗的长征三号甲系列火箭是低温三级液体火箭,目前也只有西昌发射场具有该型火箭的测试加注发射能力。同时,西昌发射场两个发射工位同时、交替、连续发射,能够按时完成一年内如此频繁的发射任务。

西昌卫星发射中心还通过大力推进设备设施可靠性增长、测发流程改进、组织模式优化等,克服低温推进剂射前持续补加、工序紧张、流程脆弱等难题,形成了稳定“零窗口”发射能力。

发射任务的成功,离不开一线人员的辛勤付出。西昌卫星发射中心地处大凉山山沟,在发射场液氢加注岗位工作29年的操作手陈复忠每天要巡线加注管路两次、进行10余项设备检查、抄录20多组数据,然后进行数据比对。在牛头山测控点上,遥测分系统指挥员王兴茂带领岗位人员,创造了两个点位4个月13发火箭发射跟踪测量任务的纪录。

北斗系统走出独特技术路径

“作为世界四大卫星导航系统之一,中国的北斗系统走出了自己独特的技术路径,为国际卫星导航理论和体系建设贡献了中国智慧。”北斗三号工程副总设计师、中国航天科技集团五院北斗三号卫星首席总设计师谢军说。

可以“自我诊断”,长寿命、高可靠度,新增国际搜救功能……在卫星正样设计之初,北斗三号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。为此,中国航天科技集团五院率先提出国际上首个高中轨道星间链路混合型新体制,形成了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;研发国内首个适于直接入轨一箭多星发射的“全桁架式卫星平台”,在载荷平台重量比、平台功率质量比等方面达到国际先进水平;构建了新型空间时频基准和导航信号完好性监测方案,采用了更为可靠的载荷重构技术;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。

北斗三号在技术上做到了自主可控。“在北斗三号前期论证中,我们就明确提出元器件和器部件国产化自主可控的目标,科学制定实施方案,全力以赴抓落实。”谢军说。目前,北斗三号卫星上所有使用的部件,全部实现了国产化。

随着北斗三号的全球组网建设加速,北斗应用与产业化进程进一步深入。交通运输行业是北斗系统最大的民用行业用户之一。据统计,全国已有超过617万辆道路营运车辆、3.5万辆邮政和快递运输车辆、36个中心城市约8万辆公交车、370艘交通运输公务船舶安装使用或兼容北斗系统,国产民航运输飞机也首次搭载了北斗系统。随着越来越多的北斗系统建设和应用发展成果涌现,中国北斗将会更好地服务全球、造福人类。(余建斌 申少铁 杨欣)

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