目前全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)僅有4名成員,分別是美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯的格洛納斯(Glonass),歐洲的伽利略系統(tǒng)(Galileo),以及中國的北斗。不過由于“格洛納斯”和“伽利略”都存在衛(wèi)星老化和星載系統(tǒng)失靈的問題,目前實現(xiàn)全球覆蓋且提供穩(wěn)定服務(wù)的只有美國的GPS與中國的北斗。
上世紀(jì)五十年代,蘇聯(lián)率先將第一顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克1號”送入太空,開啟了人類的太空時代,美國約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室兩位物理學(xué)家卻通過對這顆蘇聯(lián)衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的研究提出了衛(wèi)星定位系統(tǒng)最初的構(gòu)想,打開了衛(wèi)星導(dǎo)航時代的大門。
1964年,美國率先建成世界第一個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)——由6顆衛(wèi)星構(gòu)成的“子午衛(wèi)星系統(tǒng)”,1980年代美國又率先開建了世界第一個全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)——由24顆衛(wèi)星構(gòu)成的GPS系統(tǒng)。
中國從1980年代開始探索適合國情的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展道路。而彼時美國的GPS全球定位系統(tǒng)已是星座構(gòu)成最完善、定位精度最穩(wěn)定、應(yīng)用最廣泛并呈現(xiàn)市場壟斷的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),關(guān)鍵還有一點,對全球免費開放。于改革開放不久的中國而言,國力委實有限,衛(wèi)星導(dǎo)航研究人才短缺,關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備短缺,經(jīng)費更是捉襟見肘,有必要耗費那么大的精力,去自主研發(fā)一個定位系統(tǒng)嗎?
歷史往往是最好的教科書。1990年的海灣戰(zhàn)爭美軍配備GPS系統(tǒng)的精確制導(dǎo)武器的戰(zhàn)場表現(xiàn),給中國留下了深刻印象,開始意識到衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的價值。
隨后,1993年發(fā)生的“某河號事件”,無疑又一次刺激了中國,再次展示了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要性。1993年7月至9月間,美國以懷疑中國貨輪向伊朗運送化學(xué)武器原料為由,在印度洋公海上攔截貨輪,要求登船檢查。為此,美國甚至局部關(guān)閉了貨輪所在海區(qū)的GPS信號,致使貨輪無法確定位置及航向,不得不在印度洋上停了下來,被美國軍艦截停長達(dá)三周,最終不得不在沙特海軍基地接受美國登船檢查。事后,美國不僅拒絕賠償損失也拒絕道歉,極其傲慢地將“鍋”甩給了情報錯誤。
定位服務(wù)全方位滲透,美國一旦對中國關(guān)閉GPS服務(wù)便會在中國造成極大的混亂,在軍事領(lǐng)域而言更將會是致命性的。經(jīng)過海灣戰(zhàn)爭、“某河號事件”的刺激,1994年在總參測繪局招待所三樓的一間20平米的辦公室里,中國開始正式啟動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)。
按照中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“三步走”發(fā)展規(guī)劃,1994年啟動的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)屬于第一代,即“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)”。通過“雙星定位技術(shù)”構(gòu)建區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),實現(xiàn)中國及周邊地區(qū)范圍內(nèi)的定位服務(wù),為正式的、全球性的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)探路。
2000年10月和12月,中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將兩顆北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星即“北斗一號衛(wèi)星”發(fā)射入軌,2003年又發(fā)射了一顆備份衛(wèi)星,從而完成了“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)”建設(shè),成為繼美國、俄羅斯后第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)定位精度達(dá)到20米,與美國GPS民用版相當(dāng);北斗系統(tǒng)的響應(yīng)時間僅1秒,優(yōu)于GPS系統(tǒng);北斗獨有的“短報文”功能在2008年汶川大地震中曾發(fā)揮巨大作用,在地震中心汶川縣城與外界通信斷絕時,是軍隊的北斗終端將一線災(zāi)情第一時間發(fā)送到了后方。當(dāng)然,作為實驗系統(tǒng)北斗一號缺點也很多,比如覆蓋范圍有限、有源定位在軍事上容易暴露位置、地面主控限制了用戶容量等等,但北斗一號作為實驗系統(tǒng)無疑是成功。
就在中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)建設(shè)的同時,歐盟各國為了減少對美國GPS的依賴,也計劃建設(shè)自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。1999年,歐盟首次公布了伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)計劃,將發(fā)射30顆衛(wèi)星構(gòu)建一個不同于美國GPS、俄羅斯格洛納斯(GLONLAS)的民用全球定位系統(tǒng)。2003年5月,歐盟和歐洲空間局正式啟動伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)。
為了分擔(dān)伽利略計劃建設(shè)成本,歐盟向中國伸出了橄欖枝,邀請中國加入伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)。出于“兩條腿走路”方針,2004年中國與歐盟正式簽署協(xié)議加入伽利略計劃,成為該計劃第一個非歐盟成員國。根據(jù)協(xié)議,中國將擁有伽利略系統(tǒng)的部分所有權(quán)和全部使用權(quán),并承諾為伽利略計劃出資2.3億歐元約合人民幣23.4億,據(jù)英國BBC報道這大約是伽利略系統(tǒng)預(yù)期成本11億歐元的五分之一。
然而,隨著2005年歐洲政治轉(zhuǎn)向,歐盟對華政策反轉(zhuǎn),中國在伽利略計劃中日益受到排擠。中國作為主要投資者之一,不僅在技術(shù)上被封鎖,還被排除在伽利略計劃決策機構(gòu)之外,事實上淪為財務(wù)投資者。
幸虧中國在2004年加入歐洲伽利略計劃的同時,也沒有放棄自研的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),于當(dāng)年啟動了“三步走”計劃的第二步——到2012年發(fā)射16顆衛(wèi)星,建成覆蓋亞太地區(qū)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),也即第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“北斗二號”。
在受到西方戰(zhàn)略打壓的當(dāng)下,中國決定不再受制于人。
從北斗二號開始,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開始由第一代的軍用系統(tǒng)向GPS一樣的軍民兩用系統(tǒng)發(fā)展。從2007年4月北斗二號第1顆衛(wèi)星發(fā)射,到2012年12月第16顆衛(wèi)星入軌,短短五年時間中國建成了覆蓋亞太大部分地區(qū)的第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),攻克了以導(dǎo)航衛(wèi)星總體技術(shù)、高精度星載原子鐘等為代表的多項關(guān)鍵技術(shù)。
2006年宣布發(fā)展自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),將北斗導(dǎo)航計劃全力激活。2009年,中國發(fā)射3顆“北斗”二代衛(wèi)星,合法搶占了優(yōu)勢使用頻率。也就是在這一年,“北斗三號”項目揭幕。
所謂第三代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)即“北斗三號”,從覆蓋亞太地區(qū)的區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)入全球組網(wǎng)時代,建立由30顆衛(wèi)星組成的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。按原定計劃,中國將在2014年發(fā)射第一顆實驗衛(wèi)星,2020年前完成組網(wǎng),但因故2015年才發(fā)射第1顆實驗衛(wèi)星,2017年底才發(fā)射北斗三號第1顆導(dǎo)航衛(wèi)星開始全球組網(wǎng)。
憑借技術(shù)上的厚積薄發(fā),從2018年開始中國第三代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)全面提速,僅2018年一年之內(nèi)就發(fā)射了18顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,其中前16顆都采用了一箭雙星方式發(fā)射。2019年,中國又發(fā)射了9顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,距離完成全球組網(wǎng)僅剩兩顆。2020年3月,倒數(shù)第二顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功入軌;6月23日,最后一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星在因突發(fā)技術(shù)問題推遲7天后成功發(fā)射,進(jìn)入在軌測試階段。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球組網(wǎng)開始讀秒。
至此,從1994年北斗一號系統(tǒng)工程立項至今,中國用26年的時間實現(xiàn)了59顆北斗衛(wèi)星(包括55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星和4顆北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星)的發(fā)射。
北斗系統(tǒng)提供給全球的定位精度有所區(qū)分,對于免費公開的普通定位,亞太地區(qū)精度約有268厘米,全球其他地區(qū)精度約有360厘米,而需要授權(quán)的加密服務(wù)的精度僅有10厘米,明顯比誤差約有30厘米的美國GPS更精確。
與另外三個全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)不同,北斗是唯一采用三種軌道搭配的星座。衛(wèi)星定位將可以接收至少四顆衛(wèi)星信號。北斗也是全球第一個提供三頻信號服務(wù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),這是北斗的后發(fā)優(yōu)勢。這也意味著,北斗系統(tǒng)擁有更高的軍用價值。在其導(dǎo)航控制之下,由從軍艦、潛艇、戰(zhàn)機等軍事單位投射的制導(dǎo)炸彈,將能更準(zhǔn)確地命中目標(biāo);作戰(zhàn)人員也能提供更精確的攻擊目標(biāo),作戰(zhàn)失利后也更容易獲得搜救;海底潛艇能夠更安全地避開溝壑巖礁,更隱蔽、更迅速、更高效地實現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù);指揮機構(gòu)則能夠依據(jù)戰(zhàn)爭現(xiàn)場的精確信息提供更合理的作戰(zhàn)命令,提高戰(zhàn)爭勝率。
英國《簡氏防務(wù)周刊》評論稱,“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)更加安全可靠,將使中國軍隊的精確打擊能力迅速提升數(shù)十倍。