为什么美国只需要24颗卫星就能掌控全球,而中国的北斗却需要发射39颗?是不是我们技术水平较低呢?今天我们就来聊一聊,中美卫星数量差距背后的一些门道。究竟这是否仅仅是“谁多谁就更强”或“谁少谁就落后”的问题呢?
首先,我们得从几十年前说起,讲讲美国的GPS全球卫星定位系统的起源。1957年,苏联成功将第一颗卫星送入太空,这一成就让美国感到极大的压力,担心在太空竞赛中落后于苏联。于是到了1960年,美国也发射了“回声1号”卫星——不过这颗卫星实际上只是一个巨大的铝膜气球,根本不能算是真正的卫星。但对当时的美国来说,这至少是第一件能把太空信号传回地球的设备,所以他们也为此感到振奋。
接下来的故事大家应该都知道:美国在太空技术和卫星发射方面迅速发展,最终赶超并超越了苏联,尤其在苏联解体后,美国的卫星发射技术已经走在了全球前列。1962年,美国的“电信星1号”卫星成功发射,使得美国与欧洲之间首次能够进行电视直播互通,这成为了轰动全球的新闻。1973年,美国国防部正式启动了GPS项目,并经过精心规划,决定用24颗卫星,分布在6条距离地球约2万公里的轨道上。这样的配置能确保地球上任何地方在任何时间都能至少接收到四颗卫星的信号。
在此之后,美国继续在卫星质量和发射技术上不断提升,到了1980年代,美国已经成功发射了多个代际的军用通信卫星,这些卫星的信号稳定且强大,成为了美军指挥作战的核心中枢。到1994年,当中国开始着手开发北斗一号卫星时,美国的GPS系统已经初具规模。美国能够在较长时间内领先,根本原因就是他们起步较早。
因此,美国的GPS系统卫星数量较少的原因就在于:他们不仅起步早,还占据了太空中最优质的轨道位置。按照国际电联的规定,太空中的轨道位置是“先到先得”,这就像在城市中抢车位,谁先抢占了好的位置,谁就能占有这片资源。因此,美国早早占据了中地球轨道的黄金位置,使得他们仅需24颗卫星便能提供高精度服务。
据了解,美国的GPS卫星系统中,军用级卫星的探测精度可达到惊人的0.1米,广泛应用于全球的军事、民生、导航等领域。
那么,为什么中国的北斗卫星系统需要39颗卫星?是不是说中国在这方面落后了?其实并非如此。由于美国已经占据了最优的轨道位置,到了中国建设北斗系统时,选择的轨道位置已经受到了限制。所以,必须通过创新来充分利用有限的空间。这意味着,北斗需要更多的卫星才能达到与美国GPS相同的覆盖效果。
具体来说,北斗选择了稍高一点的中轨道。由于轨道更高,卫星绕地球的运行路径更长,为了达到相同的效果,北斗系统需要更多的卫星来填补这些差距。这是中国卫星数量更多的第一个原因。
此外,北斗系统的功能比GPS更为多样。美国的GPS系统仅提供定位服务,而北斗系统则不仅可以提供定位,还能够支持通过卫星发送短信——这是一项美国GPS所没有的功能。为了实现这一功能,北斗需要额外部署几颗静止卫星,确保可以为地球上的用户提供短信通道和更强的区域信号。换句话说,北斗多出的卫星是为了实现其更为强大的功能。
再者,为了确保系统的稳定性和可靠性,北斗还采用了“双保险”甚至“多保险”的设计理念。北斗卫星系统内有相当一部分是“备胎”卫星,即在轨备份卫星。这样,如果某颗卫星出现问题或寿命到期,备用卫星可以立刻接替,确保系统不中断。这种高可靠性的设计也是中国卫星数量较多的另一个原因。
总的来说,北斗需要更多卫星的原因并非因为技术落后,而是因为:我们没有占到最优的轨道位置,效率低,所以需要更多卫星来弥补差距;同时,北斗提供比GPS更多的核心功能,因此需要专门的卫星来实现;再加上我们采取了可靠性极高的设计,为了确保系统稳定运行,也需要更多卫星作为备份。
由此可见,单纯比卫星数量并不具有实际意义,关键是要看哪一方的系统更“聪明”、更好用!而现在的太空竞赛,不再仅仅是卫星数量的较量,更多的是各国在智能化、精度、抗干扰等具体性能上的比拼。