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北斗三号收官之星为何是第五十五颗卫星?

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前不久发射的北斗三号收官之星,即北斗系统第55颗导航卫星,也是第30颗北斗三号卫星,那么这两个数字是怎么来的?

 

这个问题可以回到北斗系统建造前的时光。

 

1983年,我国著名无线电电子学家陈芳允先生提出了“双星定位”卫星导航系统的构想。在这个构想下,我国的导航系统只需要“主控站+两颗卫星+用户站”即可实现导航定位的功能,并可以同时实现短报文功能。

 

因为资金和技术上的双重困难,1983年陈老提出的理论设想,经历了1986年预研、1989年原理实验,直到1994年才开始立项。

 

当时资金是一大难题,而技术更是难上加难。考虑到中国的幅员辽阔以及卫星自身无法使用大口径多波束天线,要实现双星定位就要提高用户终端发射功率,这在当时无法实现工程化和实用化。再加上地面数字高程图的技术储备缺乏,无线电技术的储备缺乏,理论等等,可谓是困难重重,但正如我们现在所自豪的,我们终究成功了。


 

我国创造性地通过三步走的战略,实现了北斗系统的建设。我国的北斗系统包括北斗一号、北斗二号和北斗三号三个系统。

 

如果从北斗一号开始计算,实际上一共发射了59颗北斗卫星。
  • 其中北斗一号为4颗试验卫星;

  • 北斗二号由14颗组网卫星加6颗备份卫星组成;

  • 北斗三号由30颗组网卫星加5颗试验卫星组成。

 

目前导航卫星的数量是以能够提供无源导航信号的数量计算,由于北斗一号4颗卫星采用有源信号定位方式,其工作原理与北斗二号、北斗三号的无源信号导航方式不同,因此在卫星数量的计算中去掉了这4颗卫星。这里便是59颗。而北斗三号的5颗试验卫星主要作为技术验证不提供服务,因此北斗三号系统在计算时只计入了30颗组网卫星。

 


北斗一号

2000年10月31日,我国北斗第一颗北斗试验卫星发射升空。50天后,第二颗卫星入轨。之后的2003年5月25日、2007年2月3日,再添上2颗北斗导航试验卫星,以上4颗北斗导航卫星被称为“北斗一号”。

 

北斗一号的双星定位证明了陈老理论的可行性:

  • 满足中国5000×5000公里区域连续、实时定位的要求;
  • 满足20米定位精度,与当时的GPS民码定位精度相近;
  • 满足定位和位置报告,响应时间为1秒的要求;
  • 满足用户终端低功率的要求。

 

当然,北斗一号使用用户无法保持静默加上无法在高速平台上使用的不足,推动了北斗二号的设计与建造。

 


北斗二号

北斗二号采用的是无源信号,因此并不是北斗一号的升级版,而是采用了全新的导航体制。按照规划,北斗二号由14颗组网卫星加6颗备份卫星组成。

 

2017年,北斗二号01星发射升空;2009年4月15日,北斗二号02星发射成功,并通过建立星间链路,实现了3颗卫星在PRS频段的信号传输。

 

此后,北斗二号以平均一年3颗的速度小步快跑,到2012年10月25日第16颗北斗二号卫星发射升空,北斗二号已形成覆盖亚太大部分地区的导航服务能力。

 

而北斗二号的备份星从2016年3月30日开始发射,到2019年5月17日发射最后一颗备份星,北斗二号发射任务全部完成,并将在今后停止更新。

 


北斗三号

2017年11月5日,北斗三号MEO01/02星一箭双星发射升空,标志着北斗全球导航系统建设拉开序幕。

 

北斗三号系统有着中圆地球轨道(MEO)、地球静止轨道(GEO)、倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)三种不同的轨道,共30颗卫星。

 

北斗三号系统的中圆地球轨道卫星,全部通过一箭双星发射:

  • 2017年11月5日,MEO01/02星;
  • 2018 年1月12日,MEO 03/04 星;
  • 2018 年2月12日,MEO 05/06 星;
  • 2018 年3月30日,MEO 07/08 星;
  • 2018 年7月29日,MEO 09/10 星;
  • 2018 年8月25日,MEO11/12 星;
  • 2018 年9月19日,MEO13/14 星;
  • 2018 年10月15日,MEO15/16 星;
  • 2018 年11月19日,MEO18/19 星;
  • 2019 年9月23日,MEO22/23 星;
  • 2019 年11月23日,MEO25/26 星;
  • 2019 年12月16日,MEO27/28 星。

 

而北斗三号的地球倾斜地球同步轨道卫星分别于2019年4月20日、6月25日、11月5日发射升空。

 

北斗三号的首颗地球静止轨道卫星与2018年11月1日发射升空,2020年3月9日发射第二颗,第三颗也就是收官之星与2020年6月23日发射升空,并完成北斗三号的组网工作。

 

看到这里,你明白为什么北斗系统一共是55颗卫星了吗?


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