1993 年,美国为了截停行驶在公海上的「银河号」货轮,专门屏蔽了这一海域的 GPS 信号,导致「银河号」被逼停,最终屈辱地被美方登船「搜身」;
1996 年台海危机,解放军本来想打 3 发导弹对台湾当局示警,可因为美军再度关停相关区域的 GPS,导致导弹打偏,被对峙一方取笑(但后来更名火箭军的官微披露,这几次试射都成功);
1999 年南联盟炸馆,北约导弹精准制导,对着中国驻南联盟大使馆轰炸,事发之后解释「地图坐标标错」,挑战全人类的智商,但中国却难以反驳。
网传的「90 年代三大耻辱」,无一例外都与卫星导航有关。
不管网传真假,但 90 年代的中国国力羸弱,是事实,受人欺负,也是事实。
「北斗一号」就是在这种环境下,1994 年报批,启动,研发,最终于 2000 年发射两个地球静止轨道卫星,完成组网。
至此,中国才有了自己的卫星导航系统!
但我们想有自己「千里眼」,可是从 71 就时刻准备着了。
一、「北斗一号」,我们盼了 29 年
大家都知道, 1970 年中国的「东方红一号」卫星升空。
但许多人不知道,在 1971 年 5 月,也就是东方红一号升空的仅仅半年后,一份代号为「灯塔计划」的卫星导航项目书就被递到了中央的会议桌上。
只是受限于当时的国力、经费、技术水平,「灯塔计划」一拖再拖。
为了推动项目落地,减少卫星成本,时任国防科委技术专家陈芳允提出了「双星定位」设想,这个设想只需要两颗地球同步通信卫星,就可以实现准确定位。
相比起来,苏联和美国的计划都是基于 24-36 颗导航卫星实现信号覆盖。
这两国财大气粗,都希望一步到位。
但陈芳允知道,投资卫星导航技术需要巨大的经费,当时的中国承担不起,所以必须能简则简。
利用地球自身当做虚拟第三星,将三星定位法生生降为了「双星定位」。
如果「双星定位」的设想能实现,那么中国就可以以极小的代价实现初步的导航卫星布置。
为了验证自己的设想,陈芳允院士带着自己的研究小组辗转新疆、广西和北京的三地卫星测控站,利用通讯卫星空余时间做试验。
每天的凌晨 0 点到 2 点是测试唯一能利用的时段,熬夜成了家常便饭,但陈老当年已经快 60 岁了。
直到 1989 年,「双星定位」试验终于获得成功,可此时的中国正在经历改革开放,80 年代的政策是「军队要忍耐」,「军工要让位给经济建设」。
国家要发展,政策摆在那,大道理大家都懂。
尽管 80 年代末的中国已经在崛起,但此时要说动国家推动导航卫星建设,还有不少难度。
没想到,就在「双星定位」验证成功的第二年,震撼世界的海湾战争就爆发了。
也正是海湾战争,让各国看到了卫星导航系统的强大。
海湾战争中,时任美国国防部长的理查德·切尼,十分有底气地说:「伊拉克绝对不会想到,在没有任何地形特征的情况下,我军能够胜利地横穿西部沙漠。」
而这位部长的底气就是美国国防部研制的全球定位系统——GPS。
有了 GPS 的加持,战斧式巡航导弹,指哪打哪儿。
从而也诞生了「外科手术式打击」的战术名称。
同时 GPS 为数百架美军战机提供精确导航,大大提高了美军 F-16 和 B-52 战机的攻击精度。依靠 GPS,走最佳的隐蔽进攻路线,隐身战机和巡航导弹仿佛进入了无防守的「BUG」战区。
海湾战争从打响到结束,美军在 42 天内,打废了 80 万伊拉克军队,伊军装备的苏式钢铁洪流在信息化不对称的战场情况下,毫无还手之力。
整场战争里,伊军连一个美国人的影儿都没看到。
战后总结,美军也毫不避讳说:这都是 GPS 的功劳。
海湾战争是信息化战争的开端,也让各国看到了卫星导航系统的军事作用。
同样让中国猛然惊醒:原来现代战争还能这么打!那我们也得搞啊!
可还没等中国缓过神儿来,美国就又来挑事了。
美军栽赃「银河号」装载着生化武器原料,要求上船搜查,但被中国船员言辞拒绝。
在公海上,贸然踏上一国航船,犹如侵犯一国主权。
事发之后,中国代表迅速和美方展开谈判,中国代表据理力争,但没有一丝进展。
1993 年 8 月 3 日,正行驶在阿曼港公海上的中国「银河号」集装箱轮船,正常值班的米军喜发现一架军用直升机悄然出现在货轮后方。
海湾地区出现美国军用飞机太常见了,米军喜也没在意。
但不久,这架直升飞机靠近船体,并进行全方位无死角的拍摄,就连船尾的厕所都没放过。
随后,直升机又通过 VHFl6 频道,询问「银河号」的航向、航速、船籍港、货运情况及目的港等详细航程信息。
出于礼节和商船航行的惯例(当时的中国海上力量薄弱,没法远洋护航营救之类的,所以商船在外都怕惹事),船长张如德如实回复,这才让直升飞机走了。
12 时 30 分,美军得寸进尺,一艘编号为 61 的大吨位巡洋舰,带着导弹和火炮,还有清晰可见的舰载直升机(足以击沉银河号的火力)再次出现。
在距离 4 海里处紧随不舍,同事有两架美国军用飞机轮换低空伴航。
而船员们不知道,这个 4 海里的位置,是美军军舰最佳射程。
当晚 19 时 30 分,「银河号」接到上级指令,立刻抛锚停船。没有人想到,「银河号」即将漂航 22 天。
停船的位置是霍尔木兹海峡东口深海。
深水抛锚,容易走锚。
霍尔木兹海峡位于伊朗与阿曼之间,水深流急,且流向伊朗水域一侧,船走锚后肯定进入伊朗水域。
美方担心中国船员拿「走锚」当借口漂到伊朗水域。
美军也下了最后通牒:只要「银河号」进入伊朗海域,将采取军事手段击沉银河号货轮。
其间船舶走过两次锚,但都被船员及时发现了,避免摩擦。
这要放在现在,说不定辽宁舰、山东舰叫上「三弟」就冲过去了,奈何当时海军能力弱,弱到战忽局局座一说海军都流泪。
「银河号」却被美军的战舰围困了 22 天。
也是中国船员和美军对峙的 22 天,船上的物资逐渐消耗。
美军通过直升机观察到「银河号」的困境,于是拿出食物和物资,企图诱降船员接受「检查」。
为了保卫主权,船员们坚决不从,没有吃的,我们钓鱼;没有蔬菜,厨师就用绿豆培养豆苗来对付。
最终,90 年代的中国权衡利弊,为了避免事态扩大造成影响,我们妥协了,同意美方登船,但前提是美军以沙特顾问的第三方角色上船搜查。
8 月 27 日,以中国外交部国际司副司长沙祖康为组长的检查团一行 16 人登上银河轮,看望全体船员。
但他在接到命令时,禁不住连喊了 17 句「耻辱!」
堂堂一国货轮,在他国的舰船利炮下被逼停,不仅无处申诉,还要被污蔑,甚至临场「搜身」,船员们感到羞耻无比。
有说法称,「银河号」之所以被逼停,是因为美国直接关闭了霍尔木兹海峡整片海域的 GPS 导航服务。
「银河号」不得不停船,等待指示。
GPS 卫星定位的工作原理,是通过均匀分布在地球外太空表面的 24 个导航卫星,向地面单方面发送信号。
在这个过程中,卫星只负责发射信号,地面上的定位点则负责接收信号。
为了对同一个点的进行实时定位,导航卫星采用「三边测量法」,再加上信号的传递有时间差,所以一个定位点往往需要通过 4 台导航卫星的信号来确定实时位置。
而每一颗 GPS 导航卫星的信号范围是 28 度,相对应的信号覆盖区域的地球圆心角度 152 度的区域。
因此,为了保证同个平面内的地点都能接收信号,起码要有 3 个导航卫星进行覆盖。
所以从理论上讲,要想屏蔽一个地面点的导航信号,需要同时关闭多台卫星的信号。从平面上看,就是要把信号能传送到定位点的所有卫星给关了。
如下图所示,就是信号能传递到定位点的最边缘的两颗卫星的位置,在这两颗卫星上方的其它卫星也要相应关停。
可一旦关闭这些卫星的信号,会有多少地面区域受影响呢?
单按这个平面图算一算的话,就是黄线上面的弧形边区域表面都受影响,答案是接近 85%。
为了一艘「银河号」,美国也要关掉全球约 85% 的卫星,得不偿失。
所以,我们要从理性角度出发去看待,关闭 GPS 信号不太可能。
但如果加干扰,对当时的美军是小菜一碟。
说实话,即使没有导航系统,老船员们根据航海知识也可以继续航行,不会因为缺失 GPS 而停船。
所以「银河号」当时更大的威胁是美军,迫于美军武力的淫威,不得不停船。
但不管怎么样,美军能在浩瀚海洋中定位银河号,派出多艘舰艇迅速伴航和截停,说明美军信息化发展程度。
银河号事件让中国蒙羞,要杜绝此类事件,中国就必须发展信息化,发展海军。
卫星导航系统首当其冲。
1994 年 2 月,《关于印发双星导航定位系统工程立项报告的通知》印发出台,陈芳允院士的成果正式被应用到了生产线。
这个通知,标志着「北斗一号」项目的落地,65 岁的中科院院士孙家栋受命担任工程总设计师。
年轻时的孙家栋,看起来很精神
孙家栋是中国航天卫星工程的「老人」,早在 1970 年,孙家栋就被钱学森直接点名,担任了中国第一颗人造卫星的总设计负责人。
后来,他又参与了遥感探测卫星、返回式卫星、通信卫星、气象卫星、地球资源探测卫星的项目,在这些项目中历任总负责人。
同时,他还是陈芳允院士的科研成果采纳人。
由孙家栋院士来负责「北斗」项目,实至名归。
有了陈芳允院士的理论兜底,以及孙家栋院士的技术基础,双院士 buffer 加持,「北斗一号」项目很快就完成了。
2000 年 10 月和 12 月,北斗一号两颗卫星顺利升空,中国正式拥有了属于自己的导航卫星。
可这一刻,大家却不敢高兴。
因为在 4 个月前,联合国的一则通知让孙家栋等众人惴惴不安。
二、目标:2007 年 4 月 17 日
2000 年 6 月,联合国国际电信联盟向世界宣布:将挤出最后一小段航空导航频段,供各国平等申请,时效为 7 年。
当然,原则是先到先得。