技不如人？美国GPS覆盖全球要24颗，为何中国北斗卫星却需要55颗

文|常琦的历史书
编辑|常琦的历史书
前言
, ^% k3 G4 V3 p$ _3 O7 O+ M
7 n. g0 x: v* n7 y( d在一九五七年苏联将第一颗卫星发射到太空的时候，全世界的人们就意识到了太空那至关重要的作用，随后就开始了前赴后继的发射火箭升空。
在这其中美国和苏联无疑是处在最顶尖的位置，当时美国在看到苏联的第一颗卫星升空后，就开始了计划起了自己的卫星发射计划，这其中就有举世闻名的导航系统GPS。
* \' Z& t% \0 N' Z7 T: }在一九九四年的时候最后一个导航卫星也成功入轨，标志着人类已经来到了大导航时代，更让所有人都感到震惊的是，美国的这个庞大的导航系统，只需要二十四颗卫星就完成了，而我们国家引以为豪的北斗全球导航系统，需要的卫星却远远多于GPT，其卫星数量达到了五十五颗。
难道真的是美国的科技过于先进，我们的北斗导航比不过他们的GPS吗？
- `: N; d: G6 k) ~. r- f" g

* w' C1 @1 ^, y0 u4 `- n北斗导航和GPS孰强孰弱？
# C8 l! w$ v9 S0 i
在表面上看来，我国的北斗全球导航系统需要的卫星高达五十五个，这很明显比不过美国GPS的二十四颗卫星，光从卫星数量上来看的话，还是太过于片面了，一个导航系统的功能是不能只看卫星的数量来评价的，凡事都要追本溯源。

; t( Q$ U% E! ^9 _: H

要知道中国的北斗导航系统，在全世界都属于最顶级的存在，尤其是在亚洲地区的探测，甚至还要比美国的GPS还要精准，在导航方面水平精度能够达到9米，授时精度甚至达到了惊人的20纳秒以内。
' c' S4 B3 w# r) m+ r而且更让人感到不可思议的是，北斗在导航的时候也非常稳定，基本上不会产生任何误差，即使是把时间跨度拉长到数百年，北斗导航产生的误差也可以忽略不计，只有短短的一秒钟。

; ^' w' z; c- T% x  g

0 F0 \; B% M: O5 y% I: h6 z北斗导航系统的作用还不止于此，现在北斗已经渗透到了我们生活的方方面面，就比如交通，运输，通讯，航空航天等等，各方面都可以看到北斗导航的身影，从这里也可以看出北斗导航的功能之强大。
% B2 ]. ?: d3 `北斗系统还有一个区别于GPS的功能，就是它可以实现“有源定位”，其功能就是它不仅可以接受用户的信号，还可以向外界输出信号，让其他人可以追踪到用户的行踪，这个功能在各种搜救工作时，有着不可替代的作用，而GPS的“无源定位”却做不到这些。
% A7 ^; L1 |% J* Q
! X6 K4 W  K$ b9 e) S

, x4 e% ?2 _% a北斗导航的用户还可以动用一个强大的功能，就是发布“短报文”，来联系附近的救援团队，也就是是北斗系统不仅有着强大的导航能力，还保留了基础通讯的功能在其中，不管是在深山老林还是在雪山高原，都可以向外界发出求救信息。
1 p# q% o- d, M% O- U5 a" d特别是在发生了重大自然灾害后，这个功能的作用尤为显著，在二零二三年发生的甘肃大地震中，受灾地区的通讯被灾害给完全切断了，这个时候就是“短报文”在其中起到了通讯的作用。
( `, e8 B# K! ~0 R! z

而且北斗的这个“短报文”功能，也是在不断的发展的，在最初版的“短报文”里面，只能对外界发送数百字，经过后续航天工作者的改进之后，现在的字数已经可以写到一千两百字了。
我们都知道想要发展高精尖科技，第一个要完成的基础就是芯片的制造，我们的北斗导航系统亦是如此，需要大量的芯片来维持正常的运转，而且还因为北斗系统关乎于国家的安全，所以必须使用自己制造的芯片，所以北斗也从侧面促进了我国的芯片行业的发展。
1 g% |* \" C1 M2 x' Y

* G: q) c% q- j+ w2 Q当时间到了二零二零年的时候，北斗导航的基础芯片销量已经达到了一亿个订单，就连配套的各种设施也遍布全球各个国家，从这里就可以看出，北斗导航不仅在国内作用巨大，在全球的市场上也有着巨大的竞争力量。

GPS系统的发展
4 D+ ?% }  k) k. Z; M
, f( `) F0 s% O$ G4 s& h早在一九五八年，美国就意识到了卫星导航的巨大前景，紧接着就开始了相关的卫星研发工作，经过科研工作者的不懈努力，终于在一九六四年初步完成了导航系统。
/ e' Q. A( j2 l. j这个导航系统就是大名鼎鼎的“子午仪卫星定位”系统，只不过由于那个时候的技术还不太成熟，所以它只能用于接收地面的信号，并不能向地面输出信号，而且卫星数量也只有可怜的五六颗，提供的定位信息也非常的不稳定，精度和现在相差十万八千里。

由于这个版本的导航系统的功能太过拉垮，欲求不满的美军就要求NASA研制新的导航系统，一直等到了一九七三年，美国才制定出了全新导航系统的计划，其目标是利用卫星来监视地面的活动，还可以拦截到太空中的信号，以此来为美军收集情报。
, B$ h1 K4 i7 O$ S4 f' Z# f之后GPS系统的导航卫星就陆陆续续的发射升空，经过二十多年的建设，终于赶在新世纪的到来之前完成了GPS导航系统，一共前前后后发射了二十四个卫星升空，而且在后来GPS导航系统的性能还在发展，经过多年的改进与修补，现在的GPS导航系统已经可以覆盖全球了。

5 o/ V; \# o0 q) L$ c

这时候可能就有人就会产生疑问，那为什么美国的GPS导航系统只需要二十四颗卫星就能满足全部需求了呢？
! H+ t- @+ h$ z这其实有两个原因，第一个就是美国的起步比较早，是第一个吃螃蟹的人，早早的就把地球最好的轨道给占据了，在后来的GPS导航系统也是处在这个基础上的。
/ G) V7 C( R, ~7 V3 [

这第二个原因就是，我们在之前提到过的“无源定位”技术，由于GPS卫星只需要发射信号就可以了，所以在整体上的结构就可以精简许多，对卫星的数量的需求也不是很多。
只是由于GPS导航系统是“无源定位”的，所以在使用上也有着很大的局限性，就比如在人们遭受了自然灾害后需要救援，GPS导航系统就无法向外界告知受困者的位置，这也是GPS导航系统致命的缺点，而我国也是为了避开这个缺点，才会使用复杂的“有源定位”。
6 P# r+ [/ \( F5 d7 w$ S/ F

北斗系统的发展趋势
7 c8 D* p8 ]- Q5 c) e
+ D' Y7 S* L. F0 |9 U/ Q$ d0 ]8 `  Q北斗系统的主要目的就是满足我国庞大的出行导航需求，在这一点上就连GPS导航系统都比不过它，而且北斗导航系统在经过了这么多年的改进后，也变的愈发完善，想着我们手机上用的导航，都已经改换成北斗导航系统了。
' Y) A, v: Q4 o. f+ r' m6 ?1 q& _其实在上个世纪六十年代，中国就开始构想起了自己的卫星导航技术，还给它起了一个响亮的名字叫“灯塔计划”，只是由于当时的各项技术还都没有突破，所以“灯塔计划”只是存在于书面上，这个计划也不是完全没有收获，航天工作者在经过大量研究后也在理论上获得了很大突破。

. M& k" ^- j0 P到了后来，中国就开始了筹备起了建设北斗导航系统的计划，其中也遇到了各种困难，那时候的中国经济实力远没有现在这么强大，每年对航天研发上的开支也是非常有限的，还要面临一众西方国家的技术封锁，很多我们没有办法自主生产的零部件，都无法进口。
* g& E; b) R# h0 T$ c  m( l7 D后来经过科研工作者的不懈努力，终于在卫星的研发上取得了重大突破，自主完成北斗卫星系统的全部建造，打破了西方不可超越的神话。

+ |4 W2 _" n/ L6 P! n) ~在二零二三年底，我国还陆续发射了第五十七颗和第五十八颗北斗导航卫星，让北斗系统的功能更加完善，导航的精度也获得了极大的提高。
$ C' d/ y4 i- ]; }! U# {# b% J虽然在表面看来，美国的GPS导航系统可以容纳数百万用户一起使用，要远远高出我们的北斗导航系统的十万用户，但我们要知道的是美国早在上个世纪就开始了导航系统的研发，而我国的北斗只是近几年才提出的概念，两者的时间根本就不成正比。
1 K! p# `9 W5 J/ _  A- D
6 J; {- M+ e! {9 B* f: [4 X( |

而且在提出北斗计划后，中国只用了短短几年的时间，就完成了北斗导航系统的组建，反观美国，从上个时间六十年代以来，缝缝补补半个世纪，才完成了现在的GPS导航系统的建设，从这里也可以看出，我们在卫星导航方面已经超过美国了。
, E& X) R% P- _$ H1 z

, P! z* @: E9 k6 j结尾
- a) d4 q+ e% h- F' b
虽然目前在全球市场上美国的GPS导航还是占据这主导位置，但这只是它的先发优势所造成的，其实不管是功能性还是可靠性，北斗导航系统都已经在GPS导航之上了，而且现在国内的手机八成以上都是使用的北斗导航，只不过碍于普通用户无法区分，才误以为自己使用的是GPS导航。
9 q( [9 U; u' C9 x. e从北斗导航系统的发展过程中，也可以看出中国那强大的科研力量，从最早处于理论阶段的“灯塔计划”，到现在成熟的全球导航，北斗的发展离不开我们不畏艰辛、勇往直前的科研工作者。
* e  t: S" T; Y4 n+ o4 K, J
- U0 b, I  E" q4 o% a# p, D

在不远的将来，北斗系统也肯定会在各个领域继续发挥着至关重要的作用，为中国的建设添砖加瓦，而我们也会在这其中受益，让我们一起来见证北斗是怎么一步步改变世界吧！
* R& ~% A* X9 T参考资料：
% _  O  k9 m' J, G/ s9 h7 `2 M/ u
环球网于2020年7月31日所发布《五大能力揭秘!北斗的应用只受人类想象力的限制》
1 K( [2 s7 ^6 [8 t2 w' n3 ^
2 S! K* W- j% H+ h' D' ?

科技日报于2020年10月15日所发布《五大能力揭秘!北斗的应用只受人类想象力的限制》
# S0 S8 R$ V- \+ C& z/ R+ q* }; \
+ B$ O1 `$ G8 a

) L* n  D. Y4 b) x# N# F0 h#文章首发挑战赛#