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北斗20年 从最高机密到民用

日期:2011-01-06 08:33:26 点击次数:31120
(中国新闻周刊)约 40年前,美国军方开始了被称作“全球定位系统”(GPS)的研制。现在,在我们头顶上空约2万公里处的中地球轨道,GPS系统部署了24颗卫星,地面站 对这些卫星的信息数据进行捕捉、处理、解码,并将有关信息发至用户终端机——这样,GPS给全球提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。在美国GPS占 领95%中国卫星导航定位市场的今天,假如在关键时刻美国人关掉GPS,或者在上面“动点手脚”,我们的战略武器怎么办?我们的飞机怎么办?事实上,这已 有先例可循——1996年台湾海峡局势紧张的时候,中国军队的一次大规模军事演习便曾受到过GPS信号中断的干扰。
从上世纪80年代末 开始,中国科学家们就开始致力于研制中国自己的“GPS”——“北斗”计划。时至今日,北斗系统已经成功发射了7颗卫星。根据当前的计划,北斗系统预计到 2012年共发射12颗工作卫星,完成服务范围覆盖亚太地区的目标;到2020年,北斗将发射5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,成为一个向全球提 供服务的卫星导航系统。
争议中立项
1985年,中国的科学家开始研制中国自己的卫星导航系统。这个由中国自 主研发的导航系统被命名为“北斗”。这一计划从最初的“最高机密”,直到如今逐步推广为民用,已经走过了20多年。在这20多年中,卜庆君从中国人民解放 军一位参谋成长为总参谋部测绘局局长,再成为现在的退休老人。1985年,卜庆君受邀参加了在华盛顿举办的“GPS全球定位系统国际运用研讨会”。但在特 殊情况下,美国军方可以限制国内外用户对GPS的使用让卜庆君提高了警惕。
同一个月,卜庆君受邀参加了另外一个学术研讨会。中国科学家 陈芳允在会议上作了一个演讲——“利用两颗卫星就可以解决地面定位问题”,后来被归纳为“双星定位”。卜庆君突然意识到这似乎可以用来开展中国导航系统的 研究。他找到陈芳允家里,陈芳允告诉他,“其实我们自己已经研究了两年。”作为著名的电子学专家,陈芳允和其他同事两年来的研究成为日后“北斗计划”的奠 基理论。
第二年3月,卜庆君起草报告请求国家启动双星定位系统的研究。一个月后,召开了可行性论证会。“铁道部、电信局、交通部、林业 局都派人去了。”卜庆君说,“但是,支持的很少。”人们提出了三个质疑:第一,既然有GPS,为什么我们还要搞这个双星定位?第二,我们的技术水平能否达 到?第三,我们有没有这个经济实力?与会者的质疑并非没有道理。中国走出文革尚不足10年,国民经济仍在困顿之中,人力物力奇缺。会议进行了热烈甚至是激 烈的讨论、争辩,最终,众人认识到自主研发导航系统对国家安全的重要性,以及卫星测量手段对国防建设、科研建设的重要意义。很快,参与研发的团队列出了 17个重大原始试验专项。然而,北斗计划的正式立项,一直等到1994年。
缺人缺经费
从1985年进行论证开 始,中国航天科技集团五院就一直担任着北斗计划中卫星方面的设计工作。而当北斗计划正式立项之后,正巧赶上航天飞船“神舟”计划开始上马。这样一来,任务 一下子加重了。在此背景下,相关部门希望将北斗计划的工作迁往上海。而如果迁往上海,研究工作基本需要从头再来。卜庆君直接找到曹刚川,陈述迁址之弊,争 取到了首长的理解与支持。
迁往上海的计划最终没有实施。此时,相关专家已经陆续被调往北京。但是,这些研究浩瀚宇宙的科学家甚至没有一 间合适的办公室。“当时房子很紧,来了人都是打游击。”北斗系统副总设计师谭述森说。北斗计划最初的办公室,就设立在总参测绘局招待所的三楼。“连我现在 这办公室的一半大小都没有。”谭述森指着自己40平方米的房间说。他到任的时候,办公室一共5个人,狭小的空间内只能将就容下办公桌。
匮乏的不只是办公设施,还有人才。卜庆君曾经与哈尔滨工业大学的校长商量,希望对方能为北斗计划提供几个博士生。对方十分爽快。卜庆君赶紧派人到哈工大, 每个前来应聘的博士生都会问两个问题,“待遇多少?能解决住房吗?”而就在他们与博士生洽谈的同时,广东一家企业前来招聘,待遇是月薪五千,另提供一套住 房。一个月之后,卜庆君的部下一个博士生都没有招到,只有四五个本科生愿意前往北京。
领导觉得必须解决住房问题,不然没有办法吸引人 才。于是,一方面开始着手盖宿舍楼,另一方面开始跑北京市规划局,提出建立北斗计划总站需要用地。规划局很大方地表示,“你们是保密单位。顺义那边要哪 块,我们来安排。”主管领导表示太远,不满意。对方又说,“那就沙河以北,哪块都可以。”“我们要上地。”如今,卜庆君对记者笑呵呵地回忆。但是,上地附 近已经完成了规划,无法更改。卜庆君就与位于上地附近航天城的负责人协调,在共用水电的情况下,划拨出了附近的两块土地作为工作区和生活区。
记得那是1997年1月16日,距离春节还有三天,北斗地面中心的基建经费也最终敲定。
拥有GPS不具有的短信功能
就在决策指挥层为这个项目奔忙的同时,北斗研发团队的科学家也一直在进行着自己的工作。他们为自己定出的目标是“保八争七”——第一颗卫星的发射时间保 证在1998年,争取提前到1997年。但是一切远比设想的要复杂。“我们有30年海量的测绘资料,但这些资料都是纸质的,必须全部数字化。”总参测绘局 一位资深专家回忆说,“这就需要功能强大的计算机。但那个时候,拥有这样的计算机都很困难。”最终,巨型计算机引入了北斗计划。
在北斗 系统筹备之初,这些早已熟悉GPS的科学家为自己提出要求。北斗系统副总设计师谭述森说,他所指的创新,是指北斗系统独有的、GPS不具备的短报文通信功 能。“这120个字的短信功能有时候非常重要,用户之间可以互相联系。比如汶川地震的时候,所有通信都断了,救援队就依靠这个功能。”
除此之外,科学家们还制定了导航反应的标准,在5秒之内必须有所反馈。“其实5秒都会觉得时间长,咱们必须从用户的角度出发。如果过了几分钟没有导航显示,那你肯定认为这机器坏了。所以从一开始,我们制定了5秒的标准。”谭述森说。
为了达到这些标准,直到2000年10月,北斗导航系统的第一颗卫星才正式送入轨道。时隔两月,第二颗卫星成功发射。此刻,从提出理论,到发射卫星上天,北斗计划已经走过15年。
应用破解产业困局 急需政府支持
2003年,北斗系统应用主管部门上报国务院和中央军委,建议批准北斗系统向民用领域提供服务。
“军队和国防应用的数量相对于系统的民用数量来讲,简直是小巫见大巫。北斗全球系统建成之后,民用将占据北斗系统用户总量的95%以上。”北斗系统总工程师孙家栋院士说。
据中国卫星导航应用管理中心常务副主任赵康宁介绍,目前,北斗的用户以集团用户为主。除了国防部门以外,渔政、水文测报、交通运输监控和森林防火部门是 北斗的主要用户。在这些部门里,北斗系统的使用占到30%左右。 因为北斗的特点,尤其是其短报文通信的功能,特别得到渔政、水文监测和森林防火部门的青睐。“现在南海、东海等渔政部门主动放弃了GPS,而全部改用北斗 了。为什么不用GPS呢?GPS只能告诉你所在位置的经纬度,而在海洋里,光知道经纬度意义不大,周围都是海。但如果使用北斗,如果有台风,渔政部门就可 以通知所有渔民;而如果一艘孤独的渔船在茫茫大海上出现危险,也可以通过北斗发短信求助,渔政系统可以立即告诉你离你最近的渔船在什么地方,最快的救援需 要多长时间等等。”赵康宁说。
除了导航、通信以外,北斗的一个重要功能是授时。在军事领域,联合攻击炸弹之所以能够精确地打击目标,是因为其通过卫星定位和高精度授时来对目标进行多维锁定。而在民用领域,精度授时的概念则对金融和电力部门尤其重要。
在2007年2月北斗二代的论证会上,专家论证认为北斗系统建成以后,年产值可达到500亿元。然而,在被 GPS垄断的民用市场,北斗的推广必然是一个缓慢的过程,急需破解产业困局。整体用户数量少是困扰北斗系统应用的主要原因之一。“在全球四大卫星导航定位 系统中,北斗系统的建设急需破解产业困局。”总参测绘局局长袁树友少将表示。“北斗系统最终要走向市场,”中国卫星导航应用管理中心副主任杨宝峰说,“我 们要发射35颗卫星,投资600亿元,这么大的投入,是需要市场支撑的。”他认为,北斗系统的应用在国内市场应占到70%以上才算合理,而要达到这个目标 并非易事,需付出巨大的努力。“我们也需要在国家层面,组建高于现有各个相关部门的机构,以适应迅速发展的卫星导航定位产业。”

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