50多顆北鬥衛星,都在哪「站崗」?

2020-12-25 中國航天科技集團

由中國航天科技集團有限公司抓總研製的北鬥三號組網階段最後一顆衛星發射在即。這將是我國發射的第55顆北鬥導航衛星;而如果算上北鬥試驗導航衛星,即將發射的這顆星則是第59顆北鬥衛星。

那麼,這59顆衛星都在哪運行?肩負怎樣的使命呢?

▲ 《央視新聞》全面解讀北鬥導航衛星及其運行的三種軌道

北鬥一號

地球同步靜止軌道

在地球赤道正上方約35800公裡的地方,是地球同步靜止軌道(GEO)。衛星運行在這條軌道上,繞地球公轉的周期與地球自轉的周期基本一致,從地面上看,好像一動不動地「掛」在天上。

北鬥試驗導航衛星,也就是北鬥一號衛星全部運行在地球同步靜止軌道,定點經度、服務範圍在我國及周邊地區。有的北鬥二號、北鬥三號衛星(統稱北鬥導航衛星)也運行在這一軌道上。

截至目前,我國北鬥試驗導航衛星、北鬥導航衛星全部使用由航天科技集團一院抓總研製的長徵三號甲系列火箭(包括長徵三號甲、乙、丙三個構型)發射,43次發射都取得了成功。

2000年10月、12月,長三甲火箭成功發射第1、第2顆北鬥一號衛星,天上從此有了中國的導航衛星。這也是我國首次在不到兩個月內用同一型火箭發射同一型衛星。

▲ 視頻:北鬥衛星導航試驗系統建設過程

這兩顆衛星就可以實現北鬥衛星導航試驗系統的「雙星定位」功能,實現我國衛星導航系統從無到有的跨越。

2003年5月,長三甲火箭發射第3顆北鬥一號衛星,北鬥衛星導航試驗系統正式建成。2007年2月,長三甲火箭又發射了一顆北鬥一號衛星。緊接著,北鬥二號衛星的發射任務拉開帷幕。

北鬥二號

三種軌道都有

我國北鬥衛星導航工程的區域服務階段,主要面向亞太地區。構成區域衛星導航系統天基星座的主要是北鬥二號衛星。

除了地球同步靜止軌道,北鬥二號運行的軌道還包括傾斜地球同步軌道(IGSO)中圓地球軌道(MEO)

傾斜地球同步軌道的軌道高度也是約35800公裡,只不過不再與赤道面基本重合,而是與赤道有一個夾角。看起來,傾斜地球同步軌道像是把地球同步靜止軌道的一邊「按下去」、另一邊「拎起來」。

中圓地球軌道北鬥導航衛星所在的軌道高度大約是21500公裡。衛星運行在中圓地球軌道,大約半天繞地球一圈。三種軌道的衛星有效配合,可為亞太地區提供更優的導航服務。

2007年4月,長三甲火箭發射的第1顆北鬥導航衛星(北鬥二號衛星),就是一顆中圓地球軌道衛星。2009年4月,2010年1月、6月,長三丙火箭連續發射了3顆地球同步靜止軌道北鬥導航衛星。2010年8月,長三甲火箭發射了我國第1顆傾斜地球同步軌道北鬥導航衛星。

從2010年至2012年,我國北鬥衛星導航工程一直保持著高密度發射態勢。其中,2012年4月、9月,長三乙火箭還以兩次「一箭雙星」發射了4顆中圓地球軌道北鬥導航衛星。

到2012年,我國完成了14顆北鬥二號組網衛星的發射任務,包括5顆地球同步靜止軌道、5顆傾斜地球同步軌道衛星,4顆中圓地球軌道衛星,北鬥衛星導航系統開始面向亞太地區提供服務。後來,我國又發射了多顆北鬥二號備份衛星。

北鬥三號

以中圓地球軌道為主

地球同步靜止軌道衛星和傾斜地球同步軌道衛星以「地球同步」為名,服務範圍就相對固定、有所聚焦,主要面向亞太地區。而要想實現全球覆蓋,就要增加中圓地球軌道衛星的數量。

北鬥全球衛星導航系統(北鬥三號系統)包括24顆中圓地球軌道衛星、3顆地球同步靜止軌道衛星、3顆傾斜地球同步軌道衛星

在正式發射北鬥三號衛星之前,我國還發射了5顆試驗衛星進行技術驗證。2015年3月30日,長三丙火箭與遠徵一號上面級搭檔,成功發射首顆試驗星。遠徵一號上面級這個能把單星/多星直接送到「家門口」、為衛星節省燃料、保障組網速度的「神器」正式登上歷史舞臺。

從2017年11月至今,長三乙/遠徵一號運載火箭發射了24顆中圓地球軌道北鬥三號衛星;長三乙火箭發射了2顆地球同步靜止軌道、3顆傾斜地球同步軌道北鬥三號衛星。北鬥三號-長三甲系列打出了我國史無前例的發射高強密度。

如今,長三乙火箭正託舉著北鬥衛星導航工程全球組網階段的最後一顆衛星,佇立在西昌衛星發射中心。明天,他們將搭檔出徵地球同步轉移軌道,完成北鬥全球組網的歷史使命。

素材來源:北鬥衛星導航工程官方網站、央視網

編輯/楊成 高一鳴

校對/林佳昕

監製/黃希

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