有了 GPS 为什么还要做北斗?

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pcman 发表于 2023-9-7 11:48:29|来自:北京 | 显示全部楼层 |阅读模式
提示一下,这个问题的原题主是2013年提出来的,最近的动态已经是2014年的事情了。但仍保留原题目描述,因其本身不含过多恶意。
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GPS作为成熟的全球卫星定位系统已经运营多年,而伽利略、GLONNAS等都是因为国家战略而提出的,我国因为国情不同推行了自己的北斗,请问从经济、军事、民用等方面辩证一下北斗的真实意义所在。
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微薄青春 发表于 2023-9-7 11:48:35|来自:北京 | 显示全部楼层
1983年,大韩航空007号航班,从纽约起飞后,离奇迷航至苏联上空。
天色昏暗,苏军射击警告,客机并未察觉,在即将飞离苏联领空时,被导弹击落。
消息传出,举世震惊,冷战阴云正浓,美苏强压怒火,等待黑匣子调查结果。
结果显示,客机闯入领空是因地磁导航故障。同年,美国总统里根决定将建设中的GPS系统,开放全球民用。
普通民众第一次可清晰知道,自己身在星球何处。
两年后,中方负责人卜庆君参加美国GPS研讨会,归国后却另有忧虑。
研讨会上,美方明言,特殊情况下将采取三重措施:降低精度、关闭区域甚至更换通信编码。
因不可受制于人,卜庆君拜访中科院院士陈芳允,商讨中国的卫星定位系统。
陈芳允毕业于清华,抗战时执教西南联大,留洋时设计过世界第一部海用雷达,归国后研发过第一颗卫星,七十年代曾提出卫星定位“灯塔”计划,但无奈搁浅。
美国GPS定位用四星测距,为节约,陈芳允设计出“两星定位”方案,然而受限于八十年代国力,计划再度尘封。老人无奈写诗,“人生路必曲,仍须立我志”。
卫星定位再成焦点,已是九十年代初。
1990年夏天,美国GPS系统第8颗卫星发射当日,海湾战争打响。
多国部队穿越茫茫沙海,伊军茫然无措,伊拉克战俘称,“我们从来不敢进沙漠,在那会把自己丢掉”。
因为天空上的星辰凝视,海湾战争中,伊军伤亡超10万,而美军阵亡仅146人。精确制导的导弹,可以准确钻入前一枚炸出的缺口。
尚未成熟的定位系统,主宰了战争,也摇动着世界的天平。
1993年,中国货轮银河号,遭美方质疑运有违禁化学品。美方关闭了所在海域GPS信号,货轮无奈在印度洋上漂流了33天。
第二年,中国启动北斗一号系统建设。
九年前的“两星定位”,成为北斗一号主方案。最开始没卫星,项目组从其他两个卫星计划中,腾挪出两颗备用卫星。
1995年,卜庆君去哈工大招人,博士生应聘时都问了两个问题:待遇多少?能解决住房吗?
当时,广州一企业正在校招,月薪五千,提供住房。最终,卜庆君一名博士生没招到,只有四五名本科生愿意前往北京。
几经周折后,团队终有雏形。科学家们为北斗设计了两个新功能,一个是让迷途中人可以发120字短讯求助,一个是让用户5秒之内获得导航反馈。
2000年10月,北斗首星发射,一个多月后,第二颗北斗卫星也被送入太空,中国成为美俄后,第三个建成卫星导航的国家。
2002年,欧盟发起“伽利略”卫星计划,彼时,中方遇技术瓶颈,欧盟缺研发基金,双方决定联手开发。
然而,蜜月苦短,2006年,中国忽被排除在项目外,决议不让表态,资料不让浏览,技术不被告知,欧洲媒体称“中国人感到被严重利用甚至是羞辱了”。
中国开始独立研发北斗。
此时星空之上,卫星导航黄金频段已被美俄占去,只余一小段频率资源,国际电联约定:卫星先到者先得,且过期作废。
过期期限设在2007年4月17日。
2007年4月11日,北斗二号首颗卫星,随火箭进入发射架。然而发射前忽出故障,团队紧急抢修3天3夜。
4月14日凌晨4时11分,火箭终于升空,卫星开始变轨调整。
4月16日晚8时,卫星信号从两万公里外的太空传回,此时距频率失效仅剩4小时。
现场一片欢腾,那些常年沉默的人,放声哭笑。
人群中没有陈芳允,老人早在2000年北斗一号首星发射前数月,因病辞世。
晚年,他一直住在黄寺大街大院宿舍内,家中只有简朴家具和一台不大电视,见客所言,皆是卫星,有时谈至深夜,水泥小楼外满天星辰。
他年轻岁月,在西南联大执教时,那一代人,都爱唱那首《毕业歌》:
巨浪,巨浪,不断地增长!
快拿出力量,
担负起天下的兴亡!
<hr/>与欧盟转为竞争对手后,北斗遭遇的第一重考验,就是原子钟。
卫星在太空定位,主要用时间计算空间,卫星里的原子钟,决定着测距精度。
此前,瑞士一家公司承诺出口原子钟,但被要求必须比伽利略所用的,低一个数量级精度。
北斗转为独立研发后,瑞士公司忽然终止合作,原子钟只能自造。
北斗团队中那群沉默的科学家,开始了无数日与夜。
最终,中国自研原子钟成功,300万年仅误差1秒,部分指标已超越GPS和伽利略系统。
北斗遭遇的第二重考验,是建设海外地面站。
因地缘政治,中国很难仿效美国GPS,在全球建立地面站。
北斗团队为此发明了星间链路,让卫星互联,只要有一颗卫星在中国领空,所有卫星便能通过它,联系到国内地面站。
星间链路一个关键技术方案,提出者康成斌,当年只有29岁。
北斗科学家将这项技术形容为“让宇宙中的两颗尘埃私聊”。
无穷的挑战贯穿漫长的岁月,而作为人造星辰,北斗还需应对苍穹一怒。
北斗系统中,每一颗卫星都有既定位置,也因此有指定发射窗口。有时遭遇雷雨,亦要冒险发射。
2011年7月,北斗第9颗卫星发射,发射前半小时,西昌电闪雷鸣,时间在惊雷中流逝。
发射窗口关闭前5分钟,雷电短暂间歇,火箭趁机升空,升空数十秒后,雷击再现。
比惊雷更难捱的还有时间的风浪。北斗一支合作团队,曾连续十年,出海搜集数据。风浪无止无歇,大洋无边无界。
漫长的时间,总能识别人心。
2007年,北斗二号卫星发射后,从清华前往斯坦福留学的博士生高杏欣,破解了北斗卫星上的民码编码。
2009年,有论坛发布消息称“清华女生破解北斗送给美国”,一时舆论哗然。
几年后,流言不歇,北斗团队中的80后女生,年轻的博导徐颖,参加一科普演讲时,谈起此事。
她说,实际上清华女生只破译了没有加密的民码信号,并无难度,而且2012年中国已公开了民码格式。
而除了民码之外,北斗还有军码,徐颖说:
如果想破解军码系统,我们建议更简单的方式。那就是造时空穿越机,穿越回北斗军码设计的时候,在旁边偷听好了。
演讲视频当年播放量超两千万,徐颖被网友称为北斗女神。
她浑不在意,她说她只是北斗普通一员,茶杯里泡着枸杞,压力大也会买买买,偶尔也有中年危机。
她和他们,只是心有定数,便不再迷路。
<hr/>2008年,汶川地震,震中映秀一度音信断绝。
地震20余小时后,第一支部队突破死亡线,进入映秀,借助北斗,发出百字短讯,这是震中传出的第一条消息。
此后,指挥部紧急调配了1000多台北斗终端,救援部队借此发送了74万条短讯,字字千金。
这是北斗首次登上公众舞台,此后数年,北斗巡视山河,悄然改变着我们的生活。
在上海,它记录所有公交车轨迹,提供实时到站预报;在伊犁,它精确引导拖拉机,每千米播种作业偏差不超2.5厘米。
在青海,它守护着藏羚羊迁徙路线,看着藏羚羊穿越长夜昏晓,穿越无人之地。
在东南沿海,当地渔民已有歌谣:出海一拜妈祖,二拜北斗
渔民们放弃了传统的GPS,大海上只知经纬意义不大,而用北斗,遭遇危险时,可互相预警。
这只是开始,最近数月,北斗定位标绘了武汉火神山,遥感重测了珠穆朗玛峰,并帮监管部门找回了屡屡消失的獐子岛扇贝。
徐颖说,北斗如水、电、公路一样,是国家基础,“北斗应用只受想象力的限制”。
巡天的北斗已完成了最初的梦。
它已有7亿终端,成为130个国家默认导航系统。在泰国,超2000万辆摩托车管理,依靠北斗定位。
今年6月23日,北斗系统最后一颗组网卫星发射,最后这颗卫星被昵称“吉星”。
至此,中国耗时26年,投入超120亿美元,总计将59颗人造卫星送入苍穹。
苍穹之下,那群造星星的人,参与人数超30万,目前队伍以80后,90后为主,平均年龄31岁。
他们沉默少言,穿越了三个时代,世事百幻,心志如一。
北斗发射完成后,媒体采访团队工程师,他冷静陈述,但说着说着,无声流泪:
有些事情,总要有人做,就是沉默地做,哪怕看不到尽头,也要坚持做下去。
这个时代,变化的故事已经太多,但令人尊敬的,终究是不变的故事。
……
无数个仲夏夜,一代代幼童仰望星空,第一次分辨银河,第一次看到北斗。
星星的故事诡秘神奇,唯有北斗,关乎的是实用的生存。
他们的人生前路,迷宫连环无尽,而走出迷宫,终需不变的方向。
<hr/>本文 6月25日首发摩登中产,为摩登中产原创文章。
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人大王义桅教授,7月初未经授权,在微博转载此文,沟通后已在微博添加摩登中产原链接。

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sdtakklb 发表于 2023-9-7 11:49:17|来自:北京 | 显示全部楼层
你家对面的邻居,人丁兴旺,个个儿子都身强力壮,能打能杀。
然后他来告诉你:
把你家的门钥匙交给我,我来替你家看家护院。
你能愿意吗?

我们国家这些年来:
英国佬想替我们守香港,
苏联人想替我们掌握核科技,
美国人也乐意借航母给我们,还不收油钱。
日本人、法国人、德国人、韩国人……
都觉得他们在各行各业能让我们不操心。
他们……
都是乐于助人的好朋友,
唯一不好的一点就是——
到了客人家通常就赖着不走。
所以但凡这类事情,
就不麻烦各位好朋友了,
我们还是自力更生的好!
ybhl 发表于 2023-9-7 11:50:09|来自:北京 | 显示全部楼层
说个悲伤的故事吧:在和房东吵架之前,我也有过买房不如租房的想法
ses 发表于 2023-9-7 11:51:06|来自:北京 | 显示全部楼层
一直用邻居的WIFI,他居然丧心病狂的改密码了,我应该怎么和他说,让他把密码给我?在线等,挺急的。
rockhdd 发表于 2023-9-7 11:51:44|来自:北京 | 显示全部楼层
谢邀
1. GPS的意义是极大的
GPS全称是Global Positioning System,隶属于美国空军,理论上24颗卫星足够,但常年保持32颗在轨工作。它本质上是一种纳秒级别的授时系统,在知道精确的时间后便可知道位置和空间同步等多种信息。这个系统主要包含民用和军用加密两种信号,显而易见,军用和民用的精密级别不在一个量级,前者是毫米级别,后者是分米级别(还是美国取消干扰后)。
军事应用:美国目前几乎所有的飞机、坦克、舰船、单兵、精确制导弹药全部都在用GPS,在战场上精确制导己方位置有多重要,毋庸置疑。此外,对于战场指挥系统,特别是大空间跨度的指挥,极其精确的时间同步也是非常重要的,GPS都可以做。本人的研究领域是低轨卫星的(高度小于2000km)GPS精密定轨,目前几乎所有的低轨卫星都装载有GPS接收机,对于这种速度7km/s的航天器,我们已经做到了1厘米级别轨道精度,双星基线在毫米级别。
那么问题来了,以上这些精度和应用对于战争能力有多大提升??
随便举个例子,用了高精度GPS制导炸弹轰炸伊拉克新闻大楼、炸整个水电站,以往百吨级别的弹药需求,现在一颗两颗就搞定了。再说了,中国驻南联盟大使馆是怎么被变着花的炸(每颗都按照预定轨迹飞,一颗直接钻到了地下室),你不服?



民事应用
离开了GPS,你的手机还能导航么?你还能用微信共享位置么?你还能用各种地图么?
离开了GPS,国家的电网都会没那么稳定(已由其他答主分享)
离开了GPS,各大股票/大宗商品交易所的时间没法精确同步(GPS可做到纳秒级别授时),为确保安全,金融效率会降低很多,你还玩啥高频交易、超短线?
离开了GPS,在科学界现在的大气研究、重力场研究、地球磁场研究、地球板块运动、地震及火山自然灾害、地球洋流和海平面变化、冰川运动和融化等,就基本可以退回到20年前的状态了,这些年上述领域的重大突破都和GPS有紧密关系。
离开了GPS,自动驾驶技术、精密农业、民航飞机高精度起飞降落自主导航,都是梦了
离开了GPS,超大工程定位,比如港珠澳大桥、高铁、突破人类天际的各个中国大桥,就没那么多中国速度了,测量与校正就折腾死你
应用实在太多了,我觉得光第一条就已经没有几个人受得了吧?
2. GPS又是极易被控制的
控制方,是美国军方,是的,是美国军方。
自然以美国利益为第一位
在面对俄罗斯/苏联同样的GLONASS系统挑战前,GPS系统在所有的民用信号上放了干扰,后来为了应对竞争取消了这个干扰(2000年5月2日),然后定位精度就如下所示了:


民用信号的定位精度直接从百米级提高到了今天的米级。那你说如果你完全依赖的情况下,它再重新加上呢?
再或者根本不让你用了呢?
再或者干脆给你发送虚假的GPS信号呢(GPS的干扰、欺骗都容易实现)?
你的车走错路开沟里就算了,你家的导弹发出去找错路,回头飞了咋办?
这样的例子也很多,
大家提了银河号事件,实在国耻啊
咱们举个老外的例子吧,印度一直在依靠美国的GPS系统,自己建立的卫星导航系统也是基于GPS增强的。1999年印巴Kargil战争期间,美国觉得不能让印度太得瑟,就直接把印巴战区的所有GPS服务,给关了/黑了,是的,没法用了。印度的武器和士兵直接抓瞎了,承受了巨大的损失。后来呢,印度直接把自己原先开发的GPS增强系统全部扔了,天上的卫星也不要了,目前自己做了一套区域的导航系统,虽然不像中国、俄罗斯、欧盟这么大财力搞一个全球的,但印度清醒地学会了必须搞自己的。
现在只有日本还在老老实实的用GPS,并发展区域GPS增强系统了。也就两个国家盟友关系铁,但世界上只有永远的利益,没有永远的朋友,道理大家都懂。
3. 大国重器,必须靠自己
不能靠GPS,那大家抱团合作呗?
苏联搞GLONASS的时候,中苏两国没那么好,中国也没有财力,就木有参与
欧盟搞Galileo时,中国一下子贴上去,上来就是两个亿投资,还把中国研究中心给开了,当时去这个地方工作都是吊炸天啊。后来发展了几年,发现欧洲人实在效率太低,原来的计划已经延后十年了,且很多核心技术还是不带中国玩,这和中国不依赖GPS但改依赖Galileo有啥区别?出了事儿,美国敢整死你,他欧洲就全是圣母了?而且欧洲明显要比中国更跟美国亲近好么?
印度兄弟们都知道应该自己干
天朝更觉得,一定要自己做出来!
北斗的故事实在太多,就不细说了。但它的意义是极其重大的,更何况咱们现在做的完全不亚于GPS。虽然GPS很早便进入了市场,实现了垄断,北斗的推广极难(没有民用的盈利光靠国家投资不是长久之计),但咱们还是要一步一步走下去!
毕竟,伤疤好了,要记着曾经疼过,而且未来还有可能疼,所以做好准备是没有错的。
向航天人致敬

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