全球四大衛星導航系統—中國北斗系統

  目前全球有四大衛星導航系統(Global Navigation Satellite System, GNSS),分別是大家最熟知的美國的全球定位系統( Global Positioning System, GPS);俄羅斯的全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System, GLONASS);歐盟的伽利略定位系統(Galileo);最後是今天的主角,中國的北斗衛星導航系統(BeiDou)。


全球四大衛星導航系統

為何中國要發展自己的衛星導航系統?

  先從1993年7月7號的「銀河號」事件說起。銀河號是中國的遠洋貨櫃輪船,由天津出發,載著782個貨櫃前往中東地區,裝載著文具、小五金和機械零件,航程為期45天。不料美國懷疑船上載有可以製造化學武器的「硫二甘醇」和「亞硫醯氯」。
於是派出三艘軍艦和五架直升機將銀河號團團圍住,甚至切斷了所有對外的無線訊號,包括GPS通訊,使其與世隔絕、動彈不得、任美國宰割。這起事件被列為中國外交界三大恥辱之一。

「銀河號」事件(The Yinhe Incident)

  第二件事是1995年7月到1996年3月的台海危機。起因是當時李登輝總統訪問美國康乃爾母校,發表《民之所欲,長在我心》的演講,強調中華民國主權獨立與臺灣民主化經驗,突顯臺灣的價值觀。被中共認為是在宣傳「兩個中國」、「一中一臺」,而發射三枚導彈恫嚇。
第一枚落點準確,但是但二三枚突然無法追蹤,導致導彈大大偏離原訂落點範圍。原因就是美國把GPS信號關閉。台海危機期間,美國派出2支航空母艦編隊,中國發現無法有效跟蹤,根本無法對其進行威懾。

1996台海危機(The Third Taiwan Strait Crisis)

由於上面這兩件事,中國下定決心全力來開發自己的北斗衛星系統。

  中國在2000年10月發射首顆北斗1A,但這只是實驗開發階段,商用價值不高,並且落後歐盟在2002年決定啟動的伽利略系統。2003年,經過兩輪在布魯塞爾和北京的會議,中國加入歐盟的伽利略系統。
2004年,中國承諾投入2.3億歐元的資金。雙方可說是一拍即合,歐盟拿到了巨額資金,緩解財政狀況;中國則獲得和歐洲在高端技術上合作的機會,打破美國主導的歐洲對華武器禁運。
2007年,親美派的法國總統尼古拉·薩科齊擔任總統,法國政治轉向,將中國踢出伽利略計畫,同時也和美國釋出善意,將不會採用和GPS相近的發射頻率,以便把信號衝突的可能性降到最低。

北斗導航衛星運行軌跡

  2007年2月,中國發射第四顆北斗一號衛星,替換了退役的衛星;2007年4月,成功發射北斗二號衛星,二號衛星是屬於中地球軌道衛星(Medium Earth Orbit, MEO)。此時歐盟還在內耗,直到2008年才發射第二顆實驗衛星,距離上次發射已有四年間隔。
2012年,北斗二號完成,14顆衛星可覆蓋整個亞洲地區;中國在2015~2016年之間發射了五顆試驗衛星,為北斗三號衛星鋪路;在2017~2020年之間,瘋狂發射了30顆北斗三號衛星,用了18次火箭。

北斗衛星系統

  至此,北斗衛星共有55顆,分別是北斗二號(第二代)20顆,三號試驗系統5顆,以及北斗三號(第三代)30顆衛星。而北斗一號衛星已經全部退役。2020年6月23日,北斗三號最後一顆全球組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空;2020年7月31日上午10時30分習近平宣布北斗三號全球衛星導航系統正式開通。
  北斗衛星在2020年實現了全球覆蓋,現在我們去看iPhone 12的官網介紹可以看到這麼一句話:「內建 GPS、GLONASS、Galileo、QZSS 與北斗定位系統」;iPhone 11則只有寫「內建 GPS/GNSS 定位系統」。

  最後總結北斗衛星三大特色:
第一,精確授時。北斗衛星的星載銣原子鐘精度領先國際水平,因為它具有後發優勢,準確度達到每天誤差在一百億分之五秒內,此項功能廣泛應用於通信、電力、金融。
第二、北斗的「有源定位」(Active Positioning)透過兩顆地球同步軌道衛星,不僅知道「我在哪」,還能知道「你在哪」,這項功能可以應用於搜救、公安、漁業。第三個獨門絕技則是附加通信功能,可以發文字訊息給他人,這個功能在沒有網路覆蓋的地區,或者是災害發生、通信受阻時至關重要。