空天之间的来去,不会因羁绊而萧条下去。世界已经被飞机现实地联通,再也不会割裂为蒙昧时的不相往来。因此地球变小了,所以玩摇滚的布兰森、连飞机都不爱坐的贝索斯,还有汽车业界的公敌马斯克,都觉得——不仅自己——人的地球已经容纳不下人类了。他们的志存高远里,有理想主义的生意经,更是对生命意义的拓展认识。
而现实中的极限速度旅行,比如北京到巴黎,或者巴黎到圣保罗,引力以内的环绕飞行,达伽马或者麦哲伦一阵风雨的前途渺茫,今天也就是喝一杯睡一觉,下了飞机语言和气候都完全不同了……而云上的世界里只有轨迹,继而风云幻化,毫无参照的秩序,就是人们以技术为根本对流量裕度的开发。
没有飞机的行程,就像没有电的世界一样难以成立。外太空似乎已是可展卷的版图,而我们觊觎或者进取,目前还是为了空天以内的秩序。
卫星也是最初理想主义的现实应用,对于通衢秩序可以说至关重要。
《中国民航》杂志首届
“天选年度航旅榜单”
敬请期待
一
年,前苏联的人造卫星斯普特尼克1号升空,也是人类航天的里程碑。中国的第一颗人造卫星——东方红一号将在其后13年游弋在大气层外,不过作为设计寿命仅20天的先驱,它竟然一直在飞着。
技术是时代表征下的内核,当时的卫星任务是测试数据和探索太空,并建立一个姿态。所以东方红一号的设计本身就有缺点,而且不能像现在的卫星源源不断地吸收能源来提供动力。它受地球引力的影响很小——为了不受已经升空的卫星的干扰,提高了它在太空中的推力,到更高的轨道运行。
不过,因为月球潮汐推力和地球引力的作用,东方红一号每年都在逐渐向地球靠近,迟早有一天是会回到地球。百年时间,归来时的征尘里,已无故人。
今天的航天大国,就是那一颗星几十年的时光造就。年初夏,中国北斗三号系统最后一颗组网卫星发射成功,全世界都获知了北斗全球卫星导航系统星座部署完成。曾经的一个设想,由一个词汇出发,成为遥远的航标。未来,它将更广泛应用于民航,提高中国和全球航空安全水平。年内,就会有20架国航班机装上北斗卫星导航系统。
人制造了飞机,安排出秩序,效率又要求技术进步。塔台上所面对机队一直在增加的密度,人和设备一起不断迭代,人工智能的参与已在线上,而飞机离开地面以后,伺服它们的尖端设施,刚刚贴上了中国标签。我们的北斗卫星导航系统是着眼于国家安全和社会发展的必需,自主建设运行的全球卫星导航系统,为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。
在早已开展的服务中,北斗系统在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域广泛应用,并产生了显著的经济效益和社会效益。这是新中国成立70年来重大科技成就之一,也是中国贡献给世界的全球公共服务产品。建设循序渐进——年年底,建成北斗一号系统;年年底,建成北斗二号系统,向亚太地区提供服务;年,建成北斗三号系统,开始向全球提供服务。坚持“自主、开放、兼容、渐进”的原则建设和发展北斗系统,让北斗系统自成一派。
这个系统的空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座,由55颗卫星组成,与其他卫星导航系统相比,高轨卫星更多,抗遮挡能力强,尤其在低纬度地区性能优势更明显;再者北斗系统提供多个频点的导航信号,能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度;还有它融合了导航与通信能力,具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。
优势不言自明,是确切意义上的中国科技之巅。
二
北斗系统所能产生的深远意义,正是中国当代科技进步具备的能力所致。话语权,是在具备实力的时候才可以发声。卫星真实地存在于视野以外,为人类安放于太空的灯塔也似。而人类互相的猜疑,带来了竞争,也带来进步。国家和人差不多,不能把希望寄托在别人身上。
所以我们要有自主的全球卫星导航系统,曾身侧不离须臾的GPS,还有俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统、欧洲伽利略卫星导航系统,我们都难预判某些危机的可能。卫星导航系统的原理一样,北斗系统也是由空间段、地面段和用户段组成,可在全球范围内全天候全天时提供高精度、高可靠定位的导航、授时服务,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
55颗卫星在离地面多公里的距离,以固定的周期环绕地球运行,时刻带来物理上对遥远故乡——地球的覆盖。北斗系统的军事功能与其他3个卫星导航系统差不多,更隐秘的是指数与级别,与普通人无关,而事关社稷之紧关节要,无形哨位般的存在。
对于道路交通管理,北斗系统通过在车辆上安装卫星导航接收机和数据发射机,车辆的位置信息就能在瞬间自动转发到中心站,这些位置信息就是道路交通管理的基础,大数据疏导的强势就可以给出现实解决方案;铁路运输领域的北斗系统应用,能极大缩短列车行驶间隔时间,还能提供高精度的定位、测速、授时服务,实现传统调度向智能交通管理的转型。还有卫星导航最早应用的领域——海运和水运,世界的船舶大多都安装了卫星导航终端设备,北斗系统的优势在于全天候的安全保障,提升了技术等级的应用价值——特有的短报文通信功能支持各种新型服务的开发。
还有对天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测,提高空间天气预警业务水平,提升气象防灾减灾的能力。用于沙漠、山区、海洋等人烟稀少地区的搜索救援时,北斗系统更显示突出的重要性。发生地震、洪灾等重大灾害时,救援成功的关键在于尽可能迅速地了解灾情,救灾力量以最快速度到达救援地点。北斗系统的短报文通信功能,通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况,产生分秒必争的进展效率。
当你一个人进入陌生地带时,具备北斗卫星导航接收芯片的手机或便携卫星导航装置就是求生法宝。早在北斗二号系统阶段,青省牧区就开始建设北斗卫星放牧信息化指导系统,牧区放牧智能指导系统管理平台、牧民专用北斗智能终端和牧场数据采集自动站,通过北斗地面站及北斗星群中转、中继处理,实现草场牧草、牛羊的动态监控。牛羊作为ID单位被精确检测,牧羊犬懵然无知……
对地球的无间覆盖,北斗系统的强大,足以以数据建立出大气层以内每个方寸内的秩序。飞机的航迹,无时无刻不在北斗系统的掌握中,甚至可以说是条循迹铺排好的线路。航班有了北斗系统的加持,可以理解为升级了飞行安全系统的意义。
飞机在机场跑道着陆时,最基本的要求是确保飞机相互间的安全距离。利用卫星导航精确定位与测速的优势,可实时确定飞机的瞬时位置,有效减小飞机之间的安全距离。更精确的定位,就是在安全前提下的流量提升。而且在恶劣天气状况下,飞机可以实现自动盲降,飞行安全和机场运营效率都将获得提升。
北斗卫星导航系统与其他系统的结合,是航空运输当下最可观的安全保障提升。它的重要意义绝非虚言。
汽车没了导航系统,你还可以找一本版本尚可的地图册应急。如果飞机的卫星导航丢失,后果是怎么样的。哈尔滨的多架航班飞行时就曾突然没了GPS信号,立即切换北斗系统才没有酿成大祸。通过技术侦查,发现了一家企业的违法干扰信号设备的大BUG。虽然是个别现象,其后果却不堪设想。再想想GPS掌握在谁的手里,北斗系统的艰巨便可想而知。
三
中国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射窗口定为6月16日10时11分至10时50分,瞄准窗口前沿实施发射。该卫星属地球静止轨道卫星,将由长征三号乙火箭执行发射任务。
年7月31日,习近平总书记在人民大会堂庄严宣布:北斗三号全球卫星导航系统正式开通,这标志着北斗事业进入到全球服务新时代。开通以来,系统运行稳定,持续为全球用户提供优质服务,开启全球化、产业化新征程。
为了安全与效率的继续达成,中国民航对北斗卫星导航系统的装备始终处于全面介入阶段。早在年岁末,北斗系统冲刺之前,民航华北管理局正式颁发了波音-客机北斗定位追踪系统加装的补充型号合格证(STC)。这是北斗定位追踪设备首次进入全球适航审定领域,为北斗机载设备列装国内大型运输客机提供有力支持,同时代表着民航北斗设备产业发展的新阶段。愿景中,年底北斗系统会覆盖中国所有航空器。
到年底,基本实现北斗系统通用航空的低空空域定位、监视应用,90%通用航空器使用北斗系统终端设备;完成北斗系统运输航空器的追踪监控,打造20架典型示范;
到年底,全面实现北斗系统通用航空定位、导航、监视应用,所有通用航空器实现基于北斗的综合飞行动态服务;全面推动北斗系统运输航空导航、监视应用,所有运输航空器使用北斗定位,相关通信手段实现追踪监控,实现大型无人机混合空域运行典型场景应用。
到年底,构建以北斗系统为核心的、与GPS等其他星座兼容互操作的双频多星座GNSS技术应用体系,逐步实现北斗系统民航行业应用“全覆盖、可替代”,为运输、通用航空及无人驾驶航空器飞行提供精确完好、安全可靠的导航服务。所有通用航空器支持北斗导航,所有运输航空器装备兼容北斗的机载多模式接收机。
几年前,中国自主研发的北斗卫星导航系统首次在我国自主设计并制造的支线客机——ARJ21-飞机架机上进行了测试试飞,开始了北斗系统现实装备之路。年7月中,由航天科技集团五院航天恒星自行研发北斗机载设备装备了一架A客机,实测数据现实航行1分钟内数据上报成功率达到了97%以上,完全满足国际上对民用航空器追踪能力的要求。我国民用航空器有3多架,需在年前全部安装上北斗机载设备,并进入前舱导航系统,突破国外企业对航电系统的垄断。
北斗三号全球卫星导航系统实现了通导一体化设计,机载设备能实现飞机位置的短信报告,是飞行中的“双保险”。北斗三号全球卫星导航系统拥有中圆地球轨道、地球静止轨道和倾斜地球同步轨道的混合卫星星座,比GPS适用性更强,可满足复杂情况下的定位和短报文需求,进一步提升了对民用航空器的监控能力。
最重要的是,北斗机载设备可以使得民航机载设备完全自主可控,而不是处于被动的系统使用地位。当时更应该清醒地认识到,竞争是发展的外部常态状况。目前美国已经开始推进第三代GPS的开发和建设,按预定目标,第三代GPS系统的精度会是现在的3倍,抗电子干扰的能力是现在的8倍。美国空军特种部队采用的一种名为佳明的导航手表就采用三种导航系统,分别是GPS,北斗和格洛纳斯。根据国际媒体此前的统计,全球至少有万辆车,5万艘船已经用上了北斗系统。
目前全球仅中美两国开始全球卫星互联网的建设。中国年1月银河航天已完成首次发射,鸿雁星座也计划于年进行试验系统建设。
但是我们还应该看到:美国全球卫星互联网建设于年正式开始,单月份的卫星发射量颗卫星,计划入轨1颗互联网卫星并开始正式商用运营,到年Starlink全部组网完成,或将具备亿美元收入。预计到年,我国卫星互联网总收入或可达亿人民币。(图自网络侵删)
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