能与GPS争锋的北斗，核心部件完全自主，如何在封锁中诞生的？

　　北斗之路
　　2020年6月23日，西昌卫星发射中心，一枚火箭腾空而起，它托举着第55颗北斗导航卫星，奔向太空，摄影机记录下了卫星在太空展开太阳帆板的真实过程。
　　2020年6月23日，西昌卫星发射中心
　　这是北斗三号卫星全球组网的最后一次发射，中国用26年时间，终于独立建造出一个全球卫星导航系统。
　　中国用26年时间，独立建造出一个全球卫星导航系统北斗。
　　那么凝聚着几代人梦想的北斗导航系统，又是在什么条件下诞生的呢？中间又经历了哪些艰难险阻，才最终实现了全球组网呢？接下来我将为您详细讲述。
　　这个源头还应该从两弹一星说起，中国人对两弹一星最经典的声音回忆，应该就是东方红一号这颗卫星的音乐声了，当时整个国家都沸腾了，但对航天科研者来说，他们最关心的是卫星在太空中的位置，由无线电专家陈芳允制定的卫星测控方案中，采用了当时被认为只有美苏两国才掌握的多普勒定位技术，在理论上，只要将这一技术逆向操作，便可以通过卫星计算地球上的位置实现卫星定位。
　　1970年11月，在东方红一号卫星发射后6个月，中国第一份研制导航卫星的论证报告完成，代号灯塔计划，但限于当时的技术，财力，以及航天科研方向，灯塔计划未能继续。
　　而在国际上，1983年，一场国际民航空难的悲剧，间接促成美国宣布将正在建设中的全球定位系统GPS，开放部分导航信号给民用，此时，美苏在研制全球导航系统上的投入，都已经超过了100亿美元，而中国显然尚不具备这样的实力，面对现实，陈芳允凭借中国刚刚掌握的地球同步轨道卫星技术，提出了一个创造性的方案，后来被称为双星定位，简单说，就是基于两颗地球同步卫星，以卫星与用户之间的距离为半径，形成两个虚拟的球体，球体相交的两个点，其中一个便是用户的位置，再利用地面中心的计算，形成地球中心至用户之间为半径的第三个虚拟球体，进而得到准确位置。虽然试验结果是可行的，但对于要不要立即启动耗资巨大的导航卫星工程，仍有诸多因素需要考虑。
　　时间来到1990年，震撼世界的海湾战争开打了，美国GPS定位系统，第一次以武器制导的形式大获成功，在总结报告中，美国人将海湾战争归结为GPS的胜利，中国和世界都从这场战争中感受到了拥有导航卫星的重要性，终于在1994年2月，中国决定正式上马北斗卫星工程，这一年，已经65岁的孙家栋被任命为总设计师，他曾留学苏联，当年被钱学森赏识，特意调他任东方红一号总设计师。
　　北斗总设计师孙家栋
　　美国和俄罗斯，都选择一步到位的模式建造导航系统，但早期北斗的技术和人才都非常匮乏，所以中国根据现实情况，选择了三步走的开发模式：
　　第一步，北斗一号，服务于中国，实现区域性卫星定位零的突破。
　　第二步，北斗二号覆盖亚太地区，实现定位导航等综合功能。
　　第三步，北斗三号，实现全球组网，服务全世界。
　　从1994年开始，北斗一号从图纸变成真正的卫星，而火箭，发射场，测控，运控等多个分系统也先后建立。
　　终于在2000年底，三步走的第一步成功完成，随着两颗北斗卫星先后进入预定轨道，中国成为继美俄之后，第三个拥有导航系统的国家，刚刚拥有雏形的北斗，很快因为一项特殊功能，让人们理解了它的巨大价值，2008年5月12日，汶川大地震导致当地通讯中断，数小时后，一支携带北斗终端的救援队伍，沿着马尔康黑水的317国道进入汶川，并通过北斗特有的短信技术，将消息传递出来，成为震区当时唯一的通讯方式，大大加快了救援的效率，这个特殊功能，恰好是因为80年代的双星定位试验。
　　但对于刚起步的北斗来说，要完成全球导航的目标，还有很多路要走，由于起步较早，美国和俄罗斯占用了80的黄金导航频段，给中国留下的发展空间所剩无几。
　　2000年6月，应中国和欧盟的申请，联合国电信联盟从航空导航频段中，挤出了最后一小段频率，供世界各国平等申请，根据先用先得和逾期作废的国际规则，申请频率启用时限为7年，这就意味着，中国必须在2007年4月17日之前发射卫星并成功播发信号，否则，一切都将化为泡影，刚刚起步的北斗二号，必须直面一场与时间的赛跑，2005年，北斗二号首颗卫星已经进入最紧张的生产阶段，但供卫星使用的星载原子钟却依然与需求存在差距。原子钟为导航卫星提供时间频率基准，是重要的核心部件，它决定了卫星定位和授时精度的基础，北斗二号首颗卫星装载的4台原子钟，采用了1台国产加4台进口的配置方案，但在当时的国际市场上，西方国家对于星载原子钟这样的高科技产品，几乎全部对中国禁止出售，经过谈判，只有一家欧洲公司愿意向中国出售，但不仅价格一涨再涨，在供货进度，性能质量和服务保障方面也不断出问题。2005年5月的最后一天，北斗二号团队最终决定，首颗卫星的四台原子钟全部采用国产，而此时距离北斗二号升空，保住频段的时间已不到两年，此前，只作为备份的国产原子钟，一夜之间转正，这意味着要在一年半内，实现技术突破并生产出中国自己的星载原子钟。
　　作为备份的国产原子钟，一夜之间转正
　　2006年9月，在攻克一系列技术难关后，真正意义上属于中国的星载原子钟研制成功，2007年4月14日，首颗北斗二号卫星发射升空，但根据国际电联规则，只有收到卫星的传输信号才视为有效获得频率使用权，为了保住频率，卫星必须在88小时内传回信号，一直等到4月17日晚八点，终于在发射80多个小时后，北斗二号传回了清晰信号，此时距离国际电联规定的最后时间，已剩不到四个小时，几乎是在大门即将彻底关闭的最后时刻，中国挤进了全球卫星导航系统俱乐部。
　　从2017年11月开始，作为中国北斗三步走的最后一步，北斗三号开始朝着最后的目标快速迈进，在随后的32个月中，中国以月均一颗星的速度，并且以百分百的成功率，发射了32颗北斗卫星，创造了世界导航卫星组网发射的新纪录。
　　2020年6月23日，北斗系统最后一颗卫星升空，实现了全球组网。至此，中国耗时26年，投入超120亿美元，将总计59颗卫星送入太空。
　　中国耗时26年，投入超120亿美元，将总计59颗卫星送入太空
　　当北斗三号完成全球组网时，可能很少有人知道，全国有400多家单位，30多万科研人员参与其中，目前北斗已有7亿终端，并且成为130个国家默认导航系统。仅在泰国，就有超两千万辆摩托车依靠北斗定位。
　　可以说，今天的北斗，不仅拥有世界领先的星间链路和信号体制，而且全部配备国产高精度原子钟，更可贵的是，核心部件更是百分百自主可控。
　　好了，这就是北斗导航系统诞生的背后故事，如果还想了解更多详细内容，请看视频版《与美国GPS争锋的北斗，核心部件完全自主，如何在封锁中诞生的？》