20世纪70年代以来,随着航天技术和电子工业的提升,人造卫星被赋予了一系列前所未有的功能。
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它们既可以增加地面通讯,也可以进行侦查,测绘,应用于军事,农业等领域。甚至于,美国还在1973年以后展开了建设全球定位系统(GPS)的工作,并在1994年实现了全球覆盖,成为了目前全球最赚钱,应用范围最广的卫星导航系统。 O. D* A: i. x9 m2 U- o8 z/ m
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美国GPS的成功,极大的鼓舞了其它国家在此领域发力的信心。欧洲国家很快就展开了伽利略卫星导航系统的研制工作,苏联和俄罗斯则推出了格洛纳斯系统,日本和印度也在随后推出了区域型的卫星导航系统。- _/ \* f; G6 {8 P w, r0 {5 |
: |, D$ [6 p; H5 _/ R2 t6 e; m" Y但时至今日,这些系统中,真正具备全球导航定位能力,且投入运营的只有GPS,北斗和伽利略三家。这其中,自2018年开始,中国的北斗导航系统在全球100多个国家和地区得到了运用,是除GPS以外的第二大卫星定位服务系统。; `5 H# @/ d/ g$ N, |5 f
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就民用领域来说,北斗和GPS一样,可以为交通工具,人员导航,定位提供支持,还有利于通讯保障。测绘工作也变得更加方便。
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( e+ o- F- q% {- O就军用领域来说,美国在上世纪90年代就已经通过海湾战争充分展示了,在卫星制导支持下,巡航导弹,制导航弹高超的精度,以至于美军导弹的误差范围小于10米。中国的北斗系统在军事领域也能发挥这样的作用,为解放军的制导武器发挥精准打击的作用。
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那么,北斗系统是如何发展起来的呢?看到中国的北斗系统发展的这么好,美国为什么对其进行制裁,从中阻挠呢?" `9 {; i+ ^2 i" m [* q& K( H
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) O3 F9 h9 e9 K7 A) U其实,早在上世纪70年代,中国就已经出现了要建立卫星导航系统的声音。当时,美国人提出了在太空中利用4颗卫星定位,逐步实现全球导航定位的设想,让中国大受震撼。
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中国科学家陈芳允则在863计划中提出了“双星定位”模式,做好了北斗系统预热的理论工作。5 E' g6 A2 j& c7 p$ [9 @
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. T9 o8 L4 z8 W% ~此后整个80,90年代,中国都在研究,但由于中国当时一没钱二没技术,许多相关的芯片,通讯技术,材料落后,因此也没有取得太大的进展。! R2 i7 y/ |3 ~' | H! T
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而1993年银河号事件发生后,中国也一度出现了担忧船用GPS被美国关闭的情况,让中国深感没有自用导航定位系统的无奈。: n2 _0 v+ S4 f0 w7 J
9 _ c B! v" \新世纪之初,中国曾一度打算加入欧盟主导的“伽利略卫星导航系统”,还为此投入了2.3亿欧元资金。但后来合作并不愉快,中国选择了退出,自研系统成为了唯一选择。
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中国于是从2000年申报卫星轨道,到2007年发射第一颗验证型卫星。8 z7 x `6 u3 e( T3 p# j
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! }0 |7 ?6 D" X }$ P0 W有意思的是,伽利略系统当时是和中国同时向国际电信联盟提交了轨道申请的。中国第一颗导航验证卫星上天的时候,距离轨道使用权限过期仅剩4小时不到。
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5 u8 c1 f, R. N$ v& {( K- m+ W( D# e2009年开始,北斗卫星的发射频率大大提高,到2011年已经完成了发射10颗卫星测试的任务。这些卫星就是最早的一批能应用的“北斗2号”系统。北斗2号系统已经可以为中国提供服务,后来又增加到14颗卫星,足以满足西太平洋地区的导航服务。: t2 j: w0 `2 j y- P6 y5 B
( U. X9 } H; X/ G2 w! x6 `# l5 c随后,中国又在2020年之前陆续发射了40多颗北斗卫星,在2018年实现了覆盖“一带一路”国家,2020年全面完成组网且能全球导航定位的目标。就此,中国也有了能与美国GPS抗衡的能力。
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而且,值得注意的是,中国在北斗的研发过程中,还克服诸多技术问题,实现了全套的自主研发,自主生产。比如,北斗早期的卫星原子钟是瑞士进口的,而北斗二号的卫星就已经用上了国产货。北斗相关的芯片组件,中国也实现了自研,自造,全程不担心被卡脖子。0 v* ]; x* B0 O& ` u2 B2 |
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就技术层面来说,美国的GPS民用导航在90年代的导航最大误差范围是10米,如今在5米以下。而北斗导航系统在全球大多数地区都可以实现平面定位误差小于2米,高程定位误差小于3米的水准。可见,它的性能是非常优秀的。$ |: o/ o# j \# v: a- Z. k
$ D; B% `' l: f5 N8 h b. y这也难怪,包括东盟国家,非洲,中东在内的多个地区的国家对北斗卫星系统展现出了热情。6 X* b0 U+ r6 h* c9 S' z6 ] a. G% [# q
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2,美国为何不制裁?
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; U' x2 K. r1 m" }5 k1 W# T美国不对北斗导航系统的研制,应用进行阻挠,原因无非是以下这么几个原因。
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' R; a8 h D" F7 L0 N% ^+ b9 f5 v第一,理论上来说,研制卫星,应用卫星系统是每个国家应有的合法权利,只要你的科技实力足够,没有任何国家干这种事儿会被阻挠。
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! @) V2 }% h- N5 m& P+ P' i有人说近地轨道和大椭圆轨道等属于越用越少的稀有资源,空间越来越不够用了,所以觉得美国会从中破坏。
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但实际上这是无稽之谈。地球外轨道的卫星运行轨道由国际电信联盟按需求,申请时间等公平分配,中,美都是其成员国。中国发射北斗卫星申请的运行轨道是国际电信联盟认可过的,合情合理,美国没有必要拿这个说事儿。" b K. p: g4 B/ t/ h0 Q) h0 _- j
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& _# G7 h' _ L6 n0 y5 Y! J第二,北斗导航系统和美国的GPS并没有形成强烈的竞争效果,GPS依然是目前全球应用最广泛的导航系统。
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目前,全球的卫星导航市场基本可以分为GPS和其它产品。这里面,GPS占据了90%的市场应用份额,拥有超过60亿用户。根据欧洲GNSS局的估测,GPS目前每年的直接营收超过了1500亿欧元,在相同领域的竞争中独占鳌头。即便是在中国,GPS在2025年的营收预期也超过了160亿元人民币。6 A5 v" G5 h9 {: k' H! M6 l5 O
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北斗从2020年完成全球组网到现在,虽然已经在很多国家有了应用,每年的营收获利可达3000亿元人民币以上。但最主要的客户群体还是来自中国,在国际市场上规模还不够大。而且,即便是在国内市场,北斗的用户群体中,普通个人用户也仅占35%,汽车,船只和数据监测实体则占到了65%的比重。
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' d$ `# u, s+ B5 g( m( b在这种情况下,说北斗导航威胁到了GPS的地位,实在是不怎么恰当。. n* M8 |- D# D P
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1 D6 Z$ E0 v6 l4 _) H: r, U当然,北斗之所以在应用范围,赚钱能力方面不如GPS,很大程度上也是因为GPS在技术条件不错的情况下,先发优势太强了。他们在世纪之初就已经遍地开花,让许多用户都已经养成了使用习惯,而用户习惯,是很难被轻易改变的。
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当然,随着中国“一带一路”持续推动,北斗未来方应用范围也必然会扩大。# {# U4 X: R1 t" r7 K
! J9 t4 M, Q' s9 R5 [& Z' d第三,美国不可能贸然摧毁中国的卫星,北斗卫星也是这样。
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因为,成本实在是不划算。7 O3 h4 e7 r" K& Z; _" w
' L2 O! i a+ @! M, W* J和摧毁卫星相比,发射卫星的成本实在是太低了。; e9 ?; ^3 m6 f' E. n2 j: n
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2024年,中国发射人造卫星的成本是每公斤不足5000美元。一颗近地轨道卫星的发射成本不会超过200万美元,像北斗这样的卫星,单次发射的成本不会超过500万美元。而且,等中国未来的可回收火箭技术完全成熟,中国还有望把卫星的发射成本降低到每公斤3000美元以下。更别说现在完全可以一箭多发。
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相比之下,反卫星武器的使用成本要高得多。
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美国目前能使用的反卫星武器,一是从地面或海上发射标准-3防空导弹,& i O3 Y$ ^5 P) {) Y
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这款导弹的最大射高有600公里,拦截精度也不错,毁伤能力强。但其2010年的单发成本就已经是900万美元起步,而且反卫星任务还需要专门改装,以如今的美元通货膨胀率来看,标准-3射出去每一发至少要耗1230万美元。; @1 @) J1 \5 B2 @4 c; ?
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第二种方法,是派遣F-15或者F-16等军用飞机,携带AIM-174B(标准6的空射型)空空导弹。这款导弹射高可达50公里,配合战机的升限和超音速飞行的能力,确实能打近地轨道卫星。但AIM-174B的造价也不便宜,单发造价超过了600万美元。
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此外,美军还可以使用陆基中断防御系统(CMD)的拦截弹。它的拦截弹最大射高有1000公里,但成本高达7000万美元。它本来是用于拦截弹道导弹的,拿它去打卫星,实在是太贵了。$ ]# x5 L G3 p7 [6 ]
# {: X' G f) y, E$ ?$ p- m. O& ]而且,摧毁卫星还会带来严重的太空垃圾问题,卫星碎片会成为威胁其它航空器的障碍物,让全人类受到影响。
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事实上,别说是中国的北斗了,哪怕是俄罗斯的那几颗格洛纳斯卫星,美国和其它国家都没有从中阻挠过它的运行。至少在航天领域,世界各国的利益共识还是比较大的,没有谁想带头破坏这些规则,美国也不例外。. l. U4 q4 S" x* y& q( k
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在目前的情况下,北斗卫星想要进一步做大做强,最需要的,是在提升技术水平的情况下,扩大其国际用户规模,同时还要抓住人工智能,物联网科技爆发的机会。1 Q" p; z5 n1 M. e
; H! R+ t/ P* p8 }. G参考资料:' ~' S. n7 r* ~9 {
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2,2018.11.19-瞭望周刊-中国为何一定要搞北斗系统 GPS曾让我舰船海上迷失
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