技不如人？美國(guó)GPS用24顆衛(wèi)星服務(wù)全球，為何北斗需要發(fā)射60顆？

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【前言】

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)是現(xiàn)代社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，但也正成為各國(guó)角力的新戰(zhàn)場(chǎng)。

美國(guó)的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略，以及中國(guó)的北斗系統(tǒng)都在為全球用戶提供精確的定位服務(wù)。

而老牌系統(tǒng)GPS發(fā)射了24個(gè)衛(wèi)星就能為全球用戶提供服務(wù)，但中國(guó)北斗似乎格外“大手筆”，發(fā)射了60顆衛(wèi)星，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他國(guó)家的導(dǎo)航系統(tǒng)。

為什么北斗需要如此多的衛(wèi)星？難道我們的衛(wèi)星系統(tǒng)不僅比美國(guó)發(fā)展的晚，就連技術(shù)也落后嗎？

全球?qū)Ш较到y(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)格局

美國(guó)的GPS系統(tǒng)自上世紀(jì)90年代問世以來，憑借其穩(wěn)定性和廣泛的應(yīng)用，成為全球?qū)Ш降臉?biāo)桿。

隨著中國(guó)北斗系統(tǒng)的崛起，GPS的優(yōu)勢(shì)也在不斷被削弱，北斗的成功不僅在于其數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)，更在于其技術(shù)的創(chuàng)新與功能的多樣性。

北斗系統(tǒng)的發(fā)射數(shù)量已達(dá)到60顆，遠(yuǎn)超美國(guó)的24顆衛(wèi)星，這樣的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)并非偶然，而是經(jīng)過多年技術(shù)積累和自主創(chuàng)新的結(jié)果。

早在1994年，中國(guó)便啟動(dòng)了北斗一號(hào)工程，經(jīng)過幾代人的努力，北斗逐漸發(fā)展成為一個(gè)覆蓋全球的導(dǎo)航系統(tǒng)。

而在全球?qū)Ш筋I(lǐng)域，衛(wèi)星數(shù)量與定位精度有著密切的關(guān)系，北斗通過多軌道組合設(shè)計(jì)，提升了系統(tǒng)的抗干擾能力和覆蓋范圍。

美國(guó)GPS系統(tǒng)雖然在技術(shù)上有一定優(yōu)勢(shì)，但其衛(wèi)星數(shù)量的不足使得其在某些情況下難以滿足用戶的需求。

在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，GPS的信號(hào)覆蓋不足，導(dǎo)致用戶在關(guān)鍵時(shí)刻無(wú)法獲取準(zhǔn)確的位置信息。

而北斗則通過其廣泛的衛(wèi)星布局，能夠在類似情況下提供更可靠的服務(wù)，甚至在一些國(guó)際救援行動(dòng)中，北斗的表現(xiàn)也得到了廣泛認(rèn)可。

北斗系統(tǒng)還具備短報(bào)文通信功能，這在沒有通信網(wǎng)絡(luò)的情況下顯得尤為重要。

在一些自然災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)，北斗能夠幫助人們?cè)谖?/strong>機(jī)時(shí)刻發(fā)送求救信息，北斗不僅是一個(gè)導(dǎo)航工具，更是一個(gè)能夠在關(guān)鍵時(shí)刻拯救生命的系統(tǒng)。

這些都是北斗衛(wèi)星數(shù)量在功能上的體現(xiàn)，而北斗系統(tǒng)之所以需要更多的衛(wèi)星，主要是因?yàn)槠洫?dú)特的軌道設(shè)計(jì)和功能需求。

為何北斗需要更多衛(wèi)星

截至目前，北斗系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)射了60顆衛(wèi)星，而美國(guó)的GPS系統(tǒng)僅維持著24顆左右的運(yùn)行衛(wèi)星。

其實(shí)在導(dǎo)航領(lǐng)域，衛(wèi)星數(shù)量直接影響著系統(tǒng)的覆蓋范圍、定位精度和可靠性。

北斗系統(tǒng)采用了三種軌道衛(wèi)星的組合設(shè)計(jì)：地球靜止軌道、傾斜地球同步軌道和中圓地球軌道。

這種復(fù)雜的軌道組合雖然增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，但也大大提高了系統(tǒng)的性能。

地球靜止軌道的衛(wèi)星能夠?yàn)樘囟▍^(qū)域提供持續(xù)的覆蓋，傾斜地球同步軌道的衛(wèi)星則可以覆蓋高緯度地區(qū)，而中圓地球軌道的衛(wèi)星則提供了全球范圍內(nèi)的覆蓋。

相比之下，美國(guó)的GPS系統(tǒng)主要依賴于中圓地球軌道的衛(wèi)星，這種設(shè)計(jì)雖然簡(jiǎn)單，但在某些特殊情況下可能會(huì)出現(xiàn)覆蓋不足的問題。

在一些高樓林立的城市中心或者山谷等地形復(fù)雜的地區(qū)，GPS信號(hào)可能會(huì)受到遮擋或反射，導(dǎo)致定位精度下降。

而北斗系統(tǒng)通過多軌道組合，能夠在這些復(fù)雜環(huán)境中提供更穩(wěn)定的信號(hào)。

北斗系統(tǒng)還有短報(bào)文通信功能，允許用戶在沒有常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)的情況下發(fā)送簡(jiǎn)短的文字信息。

為了支持這一功能，系統(tǒng)需要更多的衛(wèi)星來確保信號(hào)的及時(shí)傳輸和覆蓋，這在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)或者發(fā)生自然災(zāi)害的情況下顯得尤為重要。

在2008年的汶川地震中，常規(guī)通信網(wǎng)絡(luò)遭到嚴(yán)重破壞，如果當(dāng)時(shí)北斗系統(tǒng)已經(jīng)完全建成，其短報(bào)文通信功能將能夠在這種緊急情況下發(fā)揮關(guān)鍵作用，幫助救援人員更快地定位受災(zāi)人員并協(xié)調(diào)救援行動(dòng)。

北斗系統(tǒng)還提供區(qū)域性增強(qiáng)服務(wù)，通過在特定區(qū)域部署地面增強(qiáng)站，結(jié)合衛(wèi)星信號(hào)，可以將定位精度提高到厘米級(jí)。

為了支持這一功能，系統(tǒng)需要更多的衛(wèi)星來提供足夠的信號(hào)源，確保增強(qiáng)服務(wù)的穩(wěn)定性和精確度。

在國(guó)際合作方面，北斗系統(tǒng)還支持國(guó)際搜救服務(wù)，這項(xiàng)服務(wù)要求系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)全球范圍內(nèi)的求救信號(hào)，并協(xié)助搜救行動(dòng)。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，系統(tǒng)需要在全球范圍內(nèi)保持高密度的衛(wèi)星覆蓋，況且這60顆衛(wèi)星中，也有一部分是備份星，并不是所有的衛(wèi)星都正在運(yùn)行當(dāng)中。

不過衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展不僅僅是數(shù)量的競(jìng)爭(zhēng)，更是技術(shù)和應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)。

雖然北斗系統(tǒng)在衛(wèi)星數(shù)量上占據(jù)優(yōu)勢(shì)，但GPS系統(tǒng)憑借其多年的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)和廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，在某些領(lǐng)域仍然保持領(lǐng)先地位，在國(guó)際民用航空領(lǐng)域，GPS仍然是主要的導(dǎo)航系統(tǒng)。

北斗系統(tǒng)正在迅速縮小這一差距，隨著系統(tǒng)的不斷完善和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，截至2021年，已有120多個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用北斗系統(tǒng)提供的服務(wù)。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是向著更高精度、更廣覆蓋、更多功能的方向發(fā)展，美國(guó)也意識(shí)到了這一點(diǎn)，正在逐步更新和擴(kuò)展其GPS系統(tǒng)。

在全球?qū)Ш较到y(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)中，北斗系統(tǒng)不僅在數(shù)量上占據(jù)優(yōu)勢(shì)，其質(zhì)量和功能也展現(xiàn)出獨(dú)特的創(chuàng)新

技術(shù)創(chuàng)新與獨(dú)特功能

北斗系統(tǒng)的多軌道組合設(shè)計(jì)是其技術(shù)創(chuàng)新的核心，這種設(shè)計(jì)不僅提高了系統(tǒng)的覆蓋范圍，更大大增強(qiáng)了其抗干擾能力。

在2019年的一次國(guó)際比賽中，北斗系統(tǒng)在高樓林立的城市中展現(xiàn)出優(yōu)異的性能，其定位精度和信號(hào)穩(wěn)定性超過了其他導(dǎo)航系統(tǒng)。

通過地面增強(qiáng)站網(wǎng)絡(luò)，北斗系統(tǒng)可以將定位精度提高到厘米級(jí)，這項(xiàng)技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、測(cè)繪等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

在新疆的棉花種植中，利用北斗高精度定位技術(shù)，農(nóng)民可以精確控制播種和施肥。

在國(guó)際搜救服務(wù)方面，作為全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中最年輕的成員，北斗系統(tǒng)已經(jīng)成功加入了國(guó)際衛(wèi)星搜救組織，2020年，北斗系統(tǒng)協(xié)助成功搜救了200多起海上遇險(xiǎn)事件。

新疆的棉花種植

從滿足基本導(dǎo)航需求，到提供生命安全保障，再到支持高精度應(yīng)用，北斗系統(tǒng)正在逐步實(shí)現(xiàn)從“能用”到“好用”的跨越。

面對(duì)GPS等成熟系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)，北斗系統(tǒng)還需要在穩(wěn)定性、精確度等方面繼續(xù)努力。

隨著北斗系統(tǒng)的全面建成和持續(xù)優(yōu)化，其在全球?qū)Ш绞袌?chǎng)中的地位日益凸顯。

發(fā)展前景與全球影響

在技術(shù)層面，北斗系統(tǒng)正朝著更高精度、更強(qiáng)抗干擾能力的方向發(fā)展，預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)，北斗系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的定位精度，這將為自動(dòng)駕駛、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等高精度應(yīng)用提供強(qiáng)有力的支持。

除了傳統(tǒng)的導(dǎo)航定位應(yīng)用，北斗系統(tǒng)在智慧城市建設(shè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域都展現(xiàn)出巨大潛力。

北斗系統(tǒng)還能為城市管理提供精確的時(shí)空信息，助力交通調(diào)度、環(huán)境監(jiān)測(cè)等智能化應(yīng)用。

在云南省的一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目中，北斗系統(tǒng)已經(jīng)被用于城市地下管網(wǎng)的精確定位和管理。

在國(guó)際合作方面，通過“一帶一路”倡議，中國(guó)正在與沿線國(guó)家開展北斗系統(tǒng)的應(yīng)用合作。

在巴基斯坦，北斗系統(tǒng)已經(jīng)被用于該國(guó)的交通管理和港口運(yùn)營(yíng)，顯著提高了效率。

作為中國(guó)自主創(chuàng)新的重要成果，北斗系統(tǒng)不僅是一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)，更是中國(guó)科技實(shí)力的象征。

在全球?qū)Ш绞袌?chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中，北斗系統(tǒng)的崛起為中國(guó)帶來了戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，有望成為與GPS并駕齊驅(qū)的全球?qū)Ш较到y(tǒng)，為世界科技發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)

北斗系統(tǒng)的崛起不僅是中國(guó)航天科技的重大成就，更是全球?qū)Ш筋I(lǐng)域的一次重要變革。

從數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)到技術(shù)創(chuàng)新，再到未來發(fā)展，北斗系統(tǒng)的建設(shè)與創(chuàng)新，讓我們不再依賴別國(guó)的技術(shù)，而是一步步成為導(dǎo)航系統(tǒng)的領(lǐng)跑者。

盡管北斗還有很長(zhǎng)的路要走，但這是我們一步一個(gè)腳印踏出來的坦途大道。

面對(duì)日益激烈的全球競(jìng)爭(zhēng)，北斗系統(tǒng)正以開放、合作的姿態(tài)，為世界提供更多元化、更高質(zhì)量的導(dǎo)航服務(wù)選擇。

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參考資料

央視新聞在2024年9月19日《上新！第五十九顆、第六十顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星將發(fā)射》的報(bào)道

人民網(wǎng)在2024年10月30日《創(chuàng)新要有一股子闖勁和韌勁（人民時(shí)評(píng)）》的報(bào)道