中国五大卫星系统雨后春笋

北斗卫星打破美国GPS对中国的打压

2019年6月25日2时09分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第46颗北斗导航卫星。这颗卫星是北斗三号系统的第二十一颗组网卫星、第二颗倾斜地球同步轨道卫星，实现了区域组网向全球组网的飞跃，当天开始为全球提供服务。北斗卫星原定2020年开始全球服务，提前实现。

北斗三号系统

世界上目前有四大卫星导航系统，中国北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继GPS、GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的四大供应商。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

中国高度重视北斗系统建设发展，自20世纪80年代开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，形成了“三步走”发展战略：

第一步，建设北斗一号系统。1994年，启动北斗一号系统工程建设；2000年，发射2颗地球静止轨道卫星，建成系统并投入使用，采用有源定位体制，为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务；2003年，发射第3颗地球静止轨道卫星，进一步增强系统性能。

第二步，建设北斗二号系统。2004年，启动北斗二号系统工程建设；2012年年底，完成14颗卫星（5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星）发射组网。北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上，增加无源定位体制，为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。

第三步，建设北斗三号系统。2009年，启动北斗三号系统建设；2018年年底，完成19颗卫星发射组网，完成基本系统建设，向全球提供服务；计划2020年年底前，完成30颗卫星发射组网，全面建成北斗三号系统。北斗三号系统继承北斗有源服务和无源服务两种技术体制，能够为全球用户提供基本导航（定位、测速、授时）、全球短报文通信、国际搜救服务，中国及周边地区用户还可享有区域短报文通信、星基增强、精密单点定位等服务。

卫星导航系统是现代军事的“太空眼”，没有它，巡航导弹、激光制导炸弹和战略核导弹都是“瞎子”。卫星导航系统主要服务四大领域，军用：供陆海空三军使用；导航：供民用飞机、船舶导航，以及其它民用工程的定位；测时：供各种观测台和天文台定时用；测地：供大地测量和地球动力学观测用。卫星导航系统可以带来巨大的社会和经济效益，对民生和国防产生深远的影响。因此，发展卫星导航系统已经成为各国争雄的焦点。

中国成功发射北斗导航卫星，引起美、俄、英、法等国媒体的极大关注。因为，这意味着中国终于打破了西方在太空信息领域的垄断，形成了美、俄、欧、中在卫星导航系统上的“四强争雄”格局。

美国国防部从1973年开始实施GPS卫星定位系统的开发，是世界上第一个全球卫星导航系统的发明国。目前GPS系统有28颗卫星组成，在相当长的时间垄断了全球军用和民用卫星导航市场，中国民用车载导航系统基本被美国GPS所覆盖。

继美国之后，俄罗斯在卫星导航发展上也奋起直追。“格洛纳斯”导航系统于上世纪70年代由前苏联开发，主要用于军事领域，1982年发射首颗导航卫星入轨。2001年俄罗斯与印度合作，将其升级为军民两用全球导航系统。目前，“格洛纳斯”系统完成24颗卫星的部署工作后，卫星导航范围可覆盖整个地球表面和近地空间，实现全球定位导航，定位精度将达到1.5米以内，“格洛纳斯”的定位精度比不上美国GPS和欧洲的“伽利略”，但抗干扰能力却是最强的，可以有效地防止整个卫星导航系统被敌方干扰。

欧洲各国对发展卫星导航系统也不甘落后。1999年，欧洲提出了建立“伽利略”导航卫星系统的计划。经过长时间的酝酿，2002年3月26日，欧盟15国交通部长会议一致决定，正式启动“伽利略”导航卫星计划。目前，欧洲各国已推出了30多颗卫星组成的“伽利略”卫星导航系统，精度比GPS高10倍，对物体的误差范围在1米之内。专家形象地说，GPS只能找到街道，而“伽利略”却能找到车库的大门。

中国北斗导航卫星升空，意味着中国成为美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”、欧洲“伽利略”之后，第4个掌握卫星导航的国家。美国《太空评论》认为中国的“北斗”可以大大提升解放军的精确打击能力。

2003年3月20日，伊拉克战争爆发。美军大批轰炸机、巡航导弹猛扑伊拉克首都巴格达，准确地命中目标，几乎万无一失。这些炸弹、导弹之所以都能够实现精确打击，是因为它们都是通过卫星导航系统来实现定位，提供这种定位服务的正是美国的GPS。

但遗憾的是英国、法国等美国的北约盟友却享受不到GPS的“精确优惠”，虽然同是北约，欧洲的飞机无法享受，美国提供的“精确制导”。据了解，美国人用的GPS系统分为军用和民用两种，供给各国使用的是精度不高的民用GPS，而精度准确的军用GPS只供自己享受。美国军用GPS的精度都是在一米左右，甚至一米以下，尤其它的第二代GPS投入使用，可以达到0.3米、0.2米。然而，美国为北约盟友提供的GPS的精确度限制在十米以外。欧洲各国觉得不能受制于美国，因此，他们联合搞起了自己的卫星导弹系统——“伽利略”。

对在伊拉克战争中为虎作伥的“北约战友”美国都留一手，对中国就可想而知了。

事实也正是如此。在伊拉克期间，中国中远公司有一条远洋货轮，通过马六甲海峡驶入印度洋后，被美国舰船拦阻，要求检查船只。美国在伊拉克作战，可以划临检区，但不能把临检区划到整个印度洋。

中国货轮不买美国的帐，不停船受检。但后来这条船开的时间不长，发现船用GPS失效了，船停了下来，当时船长以为是GPS出了故障，派技术人员检查、检修，但没有发现故障。后来才明白是美国海军对中国货轮GPS进行局部屏蔽，GPS信号通过干扰消失了。因为这个GPS信号是美国发出来的，他知道定点干扰的问题。

一个国家的安全，不能依赖外国，必须依靠自己。如果中国的军事装备和通信联络也使用GPS，战时很可能发生灾难性的悲剧。

GPS系统是美国最早研制开发的，最早占领了国际市场，中国的民用市场也几乎让GPS独领风骚。美国的GPS在全世界通用的时候，大家都觉得很方便，但一旦美国不高兴，随时随地可以制裁你。

欧洲对美国全球定位系统就感到很不信任，所以欧洲要独立开发“伽利略”。美国人当初对欧洲的“伽利略”系统就颇有微词，就说我们都有一套GPS系统了，而且商业运用的时候大部分都是免费的，为什么你还要开发你的伽利略系统。欧洲人回答很明了，如果你美国不高兴了，不让我用了怎么办？他们不愿意都吊在美国一棵树上。

连欧洲都坚决要搞“伽利略”系统，中国如果不搞“北斗”系统的话，将完全处于被动的地位。

中国“北斗”的问世，的确使美国感到不安。美国《太空新闻》的报道认为，中国的“北斗”军事卫星导航系统扰乱了美国的计划。中国航天部门正试图借鉴欧洲“伽利略”系统，通过发射与美国导航卫星相似的M编码频率信号，来压制美国卫星导航系统的军事优势。美国最好的解决方法将直接发展GPS-4，即第四代GPS。

中国“北斗”的问世和不断完善，将逐步打破美国GPS一统天下的局面。

探月“嫦娥工程”实现五星红旗插上月球

中国的探月工程，又叫作“嫦娥工程”，由“嫦娥”系列卫星组成。分为三个阶段：无人月球探测、载人登月、建立月球基地。2004年，中国正式开展月球探测工程。

嫦娥是我国古代神话中的仙女，据说是神箭手后羿的妻子，独自吃了丈夫收藏的不死药，结果飞升到了月亮上。中国探月工程用这个神话传说中的人物来命名，弘扬了中国传统文化，表达了“奔月”这个主题。

1994年，我国航天科技工作者进行了探月活动必要性和可行性研究；1996年，完成了探月卫星的技术方案研究；1998年，完成了卫星关键技术研究，以后又开展了深化论证工作；经过10年的酝酿，最终确定我国整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段。

“绕”为第一期。首先实现卫星绕月飞行探测。这一阶段主要任务在于研制和发射能够探测月球的卫星，卫星和火箭的研制为后续工作铺路。绕月时可利用很多仪器对月球拍照、观测。 “落”为第二期。探测器要首先完好无损地降落在月球上，之后才能载人上去。探月飞船一般是主飞船绕着月球飞，然后探测器降落到月球表面。探测完成后，探测器要么留在月球要么回到绕月的飞船上。这个阶段要开展“软着陆”和月球表面的勘察。“软”的意思是别一头撞上去，机器要完好；月球勘察则要能接收地球的遥控。因为月球离地球很远，无线电指挥信号要很长时间才能传达和反馈，这对超远距离通讯的技术以及月球车自动运行和应对突发情况的程序研发也提出了很高的要求。

“回”为第三期。未来探测器不能长期滞留在“嫦娥”上，而要随探测器返回地球。同时科学家也需要在地球对月球样本进行分析。因此，这个阶段需要能把月球车采集到的样品带回来的技术。“回”不是指绕月球飞行的卫星回来，而是说登上月球的探测器能回到地球。

2004年，中国正式开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。嫦娥工程分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段。

2004年11月19日“嫦娥一号”开始初样研制，“嫦娥工程”进入实施阶段；2005年年底，完成了卫星初样产品的研制和相关试验；2006年3月，中国探月计划第一颗卫星“嫦娥一号”进入有效载荷正样系统最后联试阶段，以确保科学探测设备将来在太空正常工作；2006年10月前，完成探月卫星正样产品的设计、研制、总装、测试和各项试验；2007年8月，已完成了产品研制，并通过了各项试验考核验证。

“嫦娥一号”卫星研制过程中的技术难点有：1、轨道设计与飞行程序控制问题；2、卫星姿态控制的三矢量控制问题；3、卫星环境适应性设计移动图片；4、远距离测控与通信问题。这些难题都被中国空间技术研究院的航天科技工作者逐一攻克。

“嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制，“嫦娥一号”月球探测卫星由卫星平台和有效载荷两大部分组成。卫星平台利用东方红三号卫星平台技术研制，科研人员对结构、推进、电源、测控和数传等8个分系统进行了适应性修改。有效载荷包括CCD立体相机、成像光谱仪、太阳宇宙射线监测器和低能粒子探测器等科学探测仪器。

2007年10月24日18时05分，“嫦娥一号”成功发射。“嫦娥一号”是我国首颗绕月人造卫星。以中国古代神话人物嫦娥命名，由中国空间技术研究院承担研制。总重量为2350千克左右，尺寸为2000毫米×1720毫米×2200毫米，帆板展开长度18米，预设寿命为1年。

“嫦娥一号”卫星选用“东方红三号”卫星平台，并进行了适应性改造。其外形与“东方红三号”卫星相似，卫星本体为一个2.22米×1.72米×2.2米的六面体，两侧各装有一个大型展开式太阳电池翼，设计工作寿命为一年，将运行在距月球表面200千米高的极月圆轨道上。

根据我国探月卫星工程的四大科学目标，在“嫦娥一号”上搭载了8种24台件科学探测仪器，重130千克，即微波探测仪系统、γ射线谱仪、X射线谱仪、激光高度计、太阳高能粒子探测器、太阳风离子探测器、CCD立体相机、干涉成像光谱仪。该卫星的主要探测目标是：获取月球表面的三维立体影像；分析月球表面有用元素的含量和物质类型的分布特点；探测月壤厚度和地球至月球的空间环境。在圆满完成各项使命后，于2009年按预定计划受控撞月。

“嫦娥一号”卫星开展的在轨试验，充分利用卫星的延寿期，获得了大量有价值的试验数据，为嫦娥二号、三号卫星的研制，提供了基础数据，对我国月球探测二期工程的开展和其它深空探测计划的实施，具有重要的工程意义、科学意义和实践意义。“嫦娥一号”卫星所开展的各项后续试验，一直是在有组织、有计划、分步骤进行的，试验的整个过程充分体现了目的明确，策划充分，方案细致，把握风险，步步推进的特点，最大限度地充分挖掘和发挥了卫星的潜能，取得了重要的科研成果。无论从工程上还是从技术上，“嫦娥一号”都获得了很大的成功，更重要的是通过这个项目培养锻炼了一批人才，平均年龄不到30岁，形成了我国深空探测的基本队伍，现在所有的深空探测项目队伍都是从这支队伍慢慢扩展、壮大成长起来的。

作为第一颗月球探测卫星，嫦娥一号卫星的研制过程攻克了很多近地卫星不曾遇到的难题，开辟了中国航天的新领域，为中国执行未来的深空探测任务积累了丰富的经验。

“嫦娥二号”：2010年10月1日18时57分成功发射，这是我国探月工程二期的技术先导星，造价约6亿元人民币。获得了月球表面三维影像、月球物质成分分布图等资料。圆满完成各项任务后向深空进发，意在对深空通信系统进行测试。预计2020年前后会回到地球附近。

“嫦娥三号”013年12月2日1时30分成功发射，是我国第一个月球软着陆的无人登月探测器，并创造了全世界在月工作最长纪录。

“嫦娥四号”：2018年5月21日成功发射，“嫦娥四号”是“嫦娥三号”的备份星，作为世界首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器，其主要任务是着陆月球表面，继续更深层次更加全面地科学探测月球地质、资源等方面的信息，完善月球的档案资料。

“嫦娥四号”登月卫星

“嫦娥五号”：是中国研制的首个实施无人月面取样返回的航天器，也是中国探月工程的收官之战。计划2019年底前后发射。实现区域软着陆及采样返回，探月工程将实现“绕、落、回”三步走目标。

探月工程是继人造地球卫星、载人航天之后，中国航天活动的第三个里程碑。“嫦娥一号”卫星首次绕月探测的圆满成功，树立了中国航天的第三个里程碑，突破并掌握一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术，使中国成为世界上为数不多的具有深空探测能力的国家，实现了多个中国航天史及航天器的“第一”：第一次研制并成功发射中国首颗绕月探测卫星；第一次实现了绕月飞行和科学探测；第一次形成了深空探测任务的总体设计思路和研制流程，这些都充分体现出我国综合国力显著增强，自主创新能力和科技水平不断提高。

“墨子号”世界首颗量子科学实验卫星

2016年8月16日1时40分，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。它使中国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

首颗量子通信卫星以我国古代科学家墨子的名字来命名。墨子最早提出过光线沿直线传播的观点，进行了小孔成像实验。用他的名字命名以纪念他在早期物理光学方面的成就。

墨子最早通过小孔成像实验发现了光是直线传播的，第一次对光直线传播进行了科学解释——这在光学中是非常重要的一条原理，为量子通信的发展打下了一定的基础。墨子还提出了某种意义上的粒子论。光量子学实验卫星以中国科学家先贤墨子来命名，体现了中国的文化自信。

量子通信的安全性基于量子物理基本原理，单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可从根本上、永久性解决信息安全问题。中国量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍，如果说地面量子通信构建了一张连接每个城市、每个信息传输点的“网”，那么量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信“天地网”织就，海量信息将在其中来去如影，并且“无条件”安全。

中国“墨子号”卫星

量子卫星2011年12月立项，是中科院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一。

量子卫星工程由中科院国家空间科学中心总负责；中国科学技术大学负责科学目标的提出和科学应用系统的研制；中科院上海微小卫星创新研究院抓总研制卫星系统，中科院上海技术物理研究所联合中科大研制有效载荷分系统；中科院国家空间科学中心牵头负责地面支撑系统研制、建设和运行；对地观测与数字地球科学中心等单位参加。其主要科学目标：一是进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；二是在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，在空间尺度验证量子力学理论。

2011年12月23日，量子科学实验卫星工程启动暨动员会在京召开，标志着量子科学实验卫星正式进入工程研制阶段。

2014年12月30日，量子科学实验卫星通过初样转正样阶段评审，正式转入正样研制阶段。

2015年12月6日，量子科学实验卫星系统与科学应用系统完成星地光学对接试验，验证了天地一体化实验系统能够满足科学目标的指标要求。

2016年8月16日凌晨1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。

2017年1月18日，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在圆满完成4个月的在轨测试任务后，正式交付中国科学技术大学使用。

2017年6月16日，中国“墨子号”量子卫星在世界上首次实现千公里量级的量子纠缠，这意味着量子通信向实用迈出一大步。

2017年8月12日，“墨子号”取得最新成果——国际上首次成功实现千公里级的星地双向量子通信，为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了坚实的科学和技术基础。至此，中国科学技术大学潘建伟团队宣布，全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”圆满完成三大科学实验任务：量子纠缠分发、量子密钥分发、量子隐形传态。

2018年1月，在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发，并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信。该成果标志着“墨子号”已具备实现洲际量子保密通信的能力。

在量子通信的国际赛跑中，中国属于后来者。经过多年的努力，中国已经跻身于国际一流的量子信息研究行列，在城域量子通信技术方面也走在了世界前列。

“墨子号”的成功发射，使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

量子卫星的成功发射和在轨运行，将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位，实现国家信息安全和信息技术水平跨越式提升，对于推动我国空间科学卫星系列可持续发展具有重大意义。

量子通信的竞赛自1995年欧洲科研人员在日内瓦湖底进行量子密钥分发的最初演示时就开始了。在那以后，英国、美国、日本和中国等国家都在探索城市间的量子通信网络，而现在这场竞赛从地面进入了太空，因为卫星能连接相距遥远的不同都市。中国在发射量子卫星方面走在了前面。

“东方红一号卫星”是中国卫星的星星之火，在这之后的50年中国卫星如雨后春笋，2018年12月25日零时53分，中国通信技术试验卫星三号成功发射。这一年，全球航天发射次数达114次，美国31次，中国占了39次，占世界全部航天发射的三分之一，中国航天发射首占鳌头，居世界第一，首次把美国甩到身后，获得世界航天发射“金牌”。

中国自“东方红一号”发射后，先后发射国产卫星192颗。除卫星发射外，如今中国卫星在太空的数量仅次于美国、俄罗斯，居世界第三。

中国航天成果

世界上第一颗人造卫星是在1957年由前苏联人发射的。1970年4月24日，我国成功发射第一颗“东方红一号”卫星到2019年10月，中国正在运行的卫星多达301颗；美国在天体轨道上约有578颗卫星；俄罗斯现有卫星约为142颗；中国成为世界公认的卫星大国的后起之秀。人们回顾中国卫星发展史的时候永远不要宇宙中最明亮的那颗中国卫星是“东方红一号”。（完）

【陈辉，新华社原北京军区支社社长，高级记者，大校军衔，获新华社“十佳记者”荣誉。撰写出版了《世界王牌败兵录》《沙场淘金百战归》（上下册）《军旗下的铁甲雄师》、《军旅岁月拾零》（一至五集）等9部专著，在国内外发表新闻作品2000余篇。新闻和文学作品先后获得国家“五个一”工程奖、第一届中国人民解放军新闻奖一等奖、第三届中国报告文学大奖赛一等奖、伊拉克战争报道奖、国家抗震救灾报道奖等50余个奖项，新闻作品收入国家语文课文。先后立二等功3次，三等功4次，获国防服役金质奖章；简历被收入《中国专家大辞典》和《二十一世纪人才库》；作品被收入《中华文库收藏作品名典》。】