北斗系统第五十五颗导航卫星暨北斗三号最后一颗全球组网卫星于近日完成在轨测试、入网评估等工作正式入网。它是6月23日在西昌卫星发射中心成功发射的。

北斗三号全球卫星导航系统向全世界提供连续稳定的服务

2018年年底,北斗导航系统已经开始向全球提供服务。与世界上其他卫星导航系统不同,北斗系统由地球静止轨道、倾斜地球同步轨道以及中圆地球轨道三种轨道组成,能够更好地服务于我国及周边地区,同时也让它除了导航、定位、授时服务外,还具备短报文通信的功能。

航天科技集团五院、北斗三号卫星总设计师 陈忠贵:我们整个国家周边地区,包括东盟或者是亚太地区,那么它(北斗)的服务精度就要高,因为它这一块我们卫星数量比较多。那么在两极地区我们也是服务精度应该更高,因为我们IGSO(倾斜地球同步轨道)卫星也是能够覆盖到两极地区,在两极地区上面运行的时间也比较长。

据了解,北斗二号发射的20颗卫星中,目前仍有15颗在提供服务。加上北斗三号的30颗卫星,整个北斗系统累计有45颗卫星可以在轨提供服务。根据全球导航定位系统评估数据,北斗目前的精度水平完全达到预期标准。

航天科技集团五院、北斗三号卫星总设计师 陈忠贵:我们在全球定位精度,我们提供的承诺是在5到10米,那么实际上我们的一个精度都在3到5米;那么我们在亚太地区,我们实际测出来的水平是在1到3米这样一个精度。

北斗卫星导航系统的开通仪式,是我们北斗一个重要的承诺,向全球用户提供连续、稳定的服务。我作为一个参与的一个建设者感到无比自豪。

创新的北斗:星间链路全面验证

在北斗三号系统中,研制人员增加了星间链路的设计,也就是卫星不仅能与地面连接,卫星之间也可以互相测距并传递数据,这大大提高了北斗系统的定位精度。

专家介绍,在北斗三号研制之初,团队一直面临着一个困难。就是我国并没有像美国、俄罗斯等国家一样,在全球范围内设立测控站。这就可能导致当卫星运行至境外时,管理人员无法对卫星的轨道和时钟进行及时的修正,造成导航卫星的精度下降。为了解决这个问题,团队想到了星间链路的方式。

航天科技集团五院、北斗三号卫星总设计师 陈忠贵:就是星和星之间能够相互之间进行通信,把它相应的卫星相关遥测的一些参数,这个性能水平,然后及时传回到国内来进行分析,和境外的卫星进行取得联系,或者进行对它进行操控,保证卫星能够尽快提供更好的一个服务。

除了解决海外测控站的问题外,星间链路还可以帮助卫星进行自主导航和自主监测。也就是说即便离开了地面支持,卫星仍旧可以为用户提供定位服务。这就大大提高了北斗系统的可靠性,同时还将定位精度大幅提升。

一个就是我们在星上保证(卫星)下行信号连续不中断,第二个就是(卫星)这信号或者(有)什么不健康,(卫星)会自主进行处理,保证连续稳定的一个服务,这个还是很有信心的。

从星箭分离到智利站大概17分钟,(以前这期间)我们不敢对卫星操作。然后到智利站之后17分钟我们再做一些相关的准备工作,然后(程序控制)启动太阳翼展开。这是(以前)一个固定的程序。

对于卫星来说,越早进行太阳翼展开,越能确保它更早地获取能量、安全飞行。随着我国远望船的测控能力有了大幅提升,可以在星箭分离之后争取到三分钟的测控时间。研制团队开始着手进行设计创新,希望能够在这三分钟之内实现太阳翼展开。

由于此前从未有过中高轨卫星在星箭分离阶段即完成太阳翼展开的先例,想要在原本已经很成熟的技术上做这么大的改进,其实要冒很大的风险。

航天科技集团五院、北斗三号卫星副总设计师 刘天雄:实际上(以前)是34分钟开始展开(太阳翼),那是一个20年的程序没有变过,非常成熟非常可靠。为了尽快见到太阳,我们增加一段程序。这个程序虽然我们地面做过验证,但是天上是第一次飞,凡是新的可能都有风险,就是说(太阳翼)展开以后,内心里这块石头(才)落下来了。

这次大胆创新带来的不仅仅是太阳翼展开时震撼的画面,更是为卫星尽早获取能源、安全运行奠定了基础。同时,还为卫星节省了燃料,也意味着延长了卫星的使用寿命。