北斗三號完成星座部署 北斗三號為全球用戶提供什么服務？

6月23日9時43分，在西昌衛星發射中心，長征三號乙運載火箭將北斗三號全球衛星導航系統最后一顆組網衛星送入預定軌道。攝影：胡煦劼

中國網訊(記者 楊佳)6月23日9時43分，我國在西昌衛星發射中心，利用長征三號乙運載火箭，成功發射北斗三號全球衛星導航系統最后一顆組網衛星。

這是北斗三號第30顆組網衛星，也是北斗系統第55顆導航衛星，它的成功發射標志著北斗三號全球衛星導航系統星座部署全面完成。

這是今年北斗導航衛星的第二次發射，也是全部北斗導航衛星的第44次發射。

部署完成的北斗三號全球系統星座由3顆地球靜止軌道(geostationary Earth orbit, GEO)衛星、3顆傾斜地球同步軌道(inclined geosynchronous orbits, IGSO)衛星、24顆中圓地球軌道(medium Earth orbit，MEO)衛星組成。

此次發射的北斗三號收官之星是GEO衛星，也被親切地稱為“吉星”，因為是第三顆吉星，又被稱為“嚞星”。該類衛星在星基增強、短報文通信、精密單點定位等特色服務上發揮關鍵作用。

梅剛華研究員正在工作。 中國科學院精密測量科學與技術創新研究院供圖

北斗的硬核心

每顆導航衛星里都有一個核心裝置，就是原子鐘。

衛星導航是基于電磁波信號的傳播進行測距定位的。無線電波以每秒30萬公里的速度傳播，如果能夠將無線電波傳播1米所花費的時間測準，衛星導航系統就可以達到1米的定位精度。這個時間長度只有3納秒，即10億分之3秒，要完成這種精度的時間測量，只能靠原子鐘。

常用的原子鐘有氫原子鐘、銫原子鐘、銣原子鐘等。其中銣原子鐘體積小、功耗低，制造和應用成本最低。美國的GPS衛星使用的主要就是銣原子鐘。

星載原子鐘是技術含量極高的戰略性高技術，不可能從國外引進，我國北斗系統需要的星載原子鐘只有走自主研發這條路。

中國科學院精密測量科學與技術創新研究院梅剛華團隊，1997年開始研究星載銣原子鐘技術，經過20多年的潛心攻關，為北斗系統研制出系列化星載銣原子鐘產品。他們為北斗三號系統研制的甚高精度星載銣原子鐘，時間測量精度達到每天0.5納秒，居國際領先水平，可滿足分米級導航定位應用需求。

據了解，北斗三號有30顆組網衛星和5顆試驗衛星，每顆衛星上都裝載了梅剛華團隊研制的星載銣原子鐘。

梅剛華團隊用二十年時間，走完了國外星載銣原子鐘技術四十年的發展歷程，使我國的星載原子鐘技術實現了從無到有、由有到精的跨越，為北斗系統工程建設做出了突出貢獻。

2019年1月7日，四川省甘孜州九龍縣發生森林火災，攀枝花市森林消防支隊接到上級命令后迅速趕赴火場增援。圖為森林消防員正在使用背負式北斗系統的短報文功能給上級指揮部傳輸火場坐標及火場基本情況。 李從林 攝影

北斗的獨家絕學

短報文功能是中國北斗區別于其他衛星導航系統的特色服務。

在沒有通信信號覆蓋的地區，北斗系統不僅可以進行導航定位，不僅能回答用戶“我在哪”，還能告訴關注著用戶行蹤的相關方“你在哪”，在搜救、漁業等領域中發揮著不可替代的作用。北斗三號的短報文通信能力顯著提升，信息發送能力從一次120漢字提升到一次1200漢字，突發情況時無需字斟句酌，足以將情節一次性說清楚，還可發送圖片等信息，應用場景更為豐富。此外，北斗三號的服務能力較北斗二號拓展了10倍，在通信、電力、金融、測繪交通、漁業、農業、林業等領域，更多的人可以享受到北斗導航系統的普惠服務。

據北斗系列衛星研制單位航天科技集團五院介紹，吉星采用東方紅三B(導航)衛星平臺，是我國現役規模較大的衛星平臺之一。強大的承載能力讓“嚞星”具備無線電導航、無線電測定、星基增強、精密單點定位、功率增強、站間時間同步和定位六大本領，可為我國及周邊地區用戶提供導航及增強服務。

今年3月份，北斗三號第二顆GEO衛星就位后，北斗系統新體制下有源定位功能得到驗證，拉開了無線電測定功能全面升級的序章。隨著“嚞星”的入列，北斗三號吉星三兄弟在太空團聚，將在赤道上拉開更大距離，為全球用戶提供“中國特色”的導航服務，將全球導航服務躍升到一個新的高度。

包括試驗衛星在內的全部59顆北斗衛星的發射均采用了長征三號甲系列運載火箭 。 航天科技集團一院供圖

北斗的“夢想天梯”

自2000年10月31日，長征三號甲系列運載火箭發射我國第一顆北斗導航試驗衛星算起，至今共進行了44次發射，將59顆北斗衛星成功護送升空，發射成功率100%，因此長征三號甲系列火箭也被稱為北斗組網工程的“夢想天梯”。

長三甲系列火箭研制于上世紀80年代末，已經有30多年的歷史。自1994年首飛以來，也已經走過了26年的歷史。從現在來看，這款火箭依然有比較強大的生命力，原因是30多年來，從來沒有停止過技術創新。雖然從外觀上看變化不大，但實際上從內部已經煥然一新。

比如火箭的神經系統——控制系統，從2000年開始進行系統級的冗余改進，把一些一旦出現問題就容易損壞的部件，換成能夠經受一定程度故障的部件，提高系統的可靠性。

再比如火箭的核心系統之一——增壓輸送系統，也采取了類似的創新和改進，提高了火箭的可靠性。

長三甲從來沒有停止過創新的腳步，從火箭狀態來說，大體固化并行小步迭代。所有的這些改進，都在不斷提高長三甲系列火箭的生命力。

截止至此次發射任務共發射112次，長三甲系列火箭成為我國發射次數最多的系列運載火箭。

在西昌衛星發射中心指揮控制站內，工程師正在進行數據檢測。 車元元 攝影

永不出鞘的利劍

航天工程是一個系統工程，為此，一旦發現差錯，所有工作都將“歸零”，一旦出現故障或問題，該項工作都將會從第一步至最后一步，都從零進行檢查，直至問題完全解決。

據介紹，在每次發射北斗任務前，測控系統的工作人員都至少需要提前4小時到達工作崗位，每次北斗發射會依據火箭特性持續5至10幾個小時不等。

在高密度的發射任務下，中心需要在最短的時間內完成手上的發射任務并及時切換到下一個任務，在最繁忙的時候，在15天的時間里，中心工作人員就要進行一次工作任務的切換，進入下一次的發射流程。

大量繁瑣的數據處理工作，讓西昌衛星發射中心的測控人常常一坐就是6、7個小時，他們常常是那群每天來得最早卻走得最晚的人，針對每次不同的工作任務和不同的星箭型號，他們做的工作繁瑣卻又細致。

由于北斗衛星組網的時間緊、任務重，并且對于國家的發展有著極其重要的戰略意義。從2018年下半年開始，他們平均20天就要完成一次衛星發射任務。在正式發射的那十幾個小時里，他們需要以高度集中的精神盯著電腦屏幕，同時在心里不斷重復檢查的過程。

中心測控系統高級工程師羅啟富表示，“任務結束時，我們走出機房常常都會出現兩眼發黑的情況，通常要好幾天才能緩過來。”

西昌衛星發射中心的測控部門在北斗系列衛星成功發射的基礎上，根據回傳的數據進行應用摸索，并把相關的數據用于后續的北斗發射。這樣的“邊發邊用”，成為了后續北斗衛星成功發射的進一步保障。

作為一把永不出鞘的利劍。測控部門還肩負著安全控制的重任，測控系統監視顯示分系統指揮員胡杰介紹，一旦發生火箭嚴重偏離軌道的情形并且威脅到了下方城市的安全，我們就要啟動“安全控制”程序，在高空中對火箭啟動炸毀程序。但很幸運，我們在整個“北斗”系列發射的過程中從未執行過此類命令。

北斗導航衛星星歷星座圖 來源：中國衛星導航系統管理辦公室測試評估研究中心

中國的北斗 世界的北斗

北斗是中國著眼于國家安全和經濟社會發展需要，自主建設、獨立運行的衛星導航系統，是可以為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位導航授時服務的重要空間基礎設施。

隨著北斗系統建設和服務能力的發展，相關產品廣泛應用于交通運輸、海洋漁業、水文監測、氣象預報、測繪地理信息、森林防火、通信時統、電力調度、救災減災、應急搜救等領域，逐步滲透到人類社會生產和人們生活的方方面面，為全球經濟和社會發展注入新的活力。

北斗系統建設中蘊藏著航天人自強不息、甘于奉獻的中國精神。北斗三號全球系統最后一顆組網衛星的發射成功，并不意味著北斗系統的結束，而是又一個新的起點。

習近平總書記在給聯合國全球衛星導航系統國際委員會第十三屆大會的賀信中指出，中國高度重視衛星導航系統建設發展，積極開展國際合作。2035年前還將建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合定位導航授時體系。