原创 从北斗卫星发射时间表引出的三个推论及疑惑

1. 北斗卫星发射时间表(来源于 http://baike.baidu.com/view/899845.htm ):

发射时间表 :
2000年10月31日 第一颗“北斗一号”导航卫星发射升空

2000年12月21日 第二颗“北斗一号”导航卫星发射升空

2003年05月25日 第三颗“北斗一号”导航卫星发射升空

三颗“北斗一号”工作星，组成了完整的“北斗一号”卫星导航定位系统，可以确保全天候、全天时提供卫星导航信息。

2007年04月14日 第一颗“北斗二号”导航卫星发生升空

2009年04月15日 第二颗“北斗二号”导航卫星发射升空

2010年01月17日 第三颗“北斗二号”导航卫星发射升空
2010年06月02日 第四颗“北斗二号”导航卫星发射升空
2010年08月01日 第五颗“北斗二号”导航卫星发射升空(3.6万高空, 疑为第一颗同步卫星)



2. 北斗卫星组网计划(来源于 http://news.xinhuanet.com/mil/2010-06/04/content_13616332.htm ):

   北斗卫星导航系统将是一个由30余颗卫星、地面段和各类用户终端工程的大型航天系统。技术复杂、规模庞大，中国本着开放、独立、兼容、渐进的原则，正按照三步走的发展战略，稳步推进。

    第一步已实现。从2000年到2003年，我国成功发射了三颗北斗导航试验卫星，建立起完善的北斗导航试验系统，成为世界上继美国、俄罗斯之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。目前，已发射升空的三颗北斗卫星已成功应用于我国的测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多领域，产生了显著的经济效益和社会效益。

    第二步到2012年前，北斗卫星导航系统将首先提供覆盖亚太地区的定位、导航、授时和短报文通信服务能力，目前已成功发射了第四颗北斗导航卫星，并进入卫星密集发射组网阶段。

    第三步到2020年左右，建成有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的覆盖全球的北斗卫星导航系统。

3. Allen 对组网计划的计算:

根据上面两则信息, 我们同意: "北斗系统, 已经进入了卫星密集发射组网阶段". 这么判断的理由是, 组网要求 5+30 = 35 pcs 卫星. 现在只发射了 4 颗. 而该项目完成点在 "2020年左右", 那么从此刻(2010.06.04)算起, 在未来的 10年内, 还有 31pcs 卫星需要发射。

那么, 最简单的发射速度是 3pcs/year(计算时间段: 2011~2020)

4. 静止轨道卫星与非静止轨道卫星

4.1 静止轨道卫星发射的难度

在北斗组网计划中, 我们注意到"5颗静止轨道卫星". 我们知道同步轨道卫星的高度是: 3万6千km。

发射同步轨道卫星, 难度远高于低轨道卫星, "不同于发射低轨卫星，同步静止卫星的发射要比低轨道卫星难得多。其一，需要大推力运载火箭；其二，需要卫星有变轨机动能力；其三，卫星的发射过程比较复杂，需要有很强的测控技术。由于同步卫星高度很高，无法一次性发射到位，必须多次转移后才能定点，因此过程较为复杂。"(来源于: http://blog.sina.com.cn/s/blog_49b8a5dc010092d1.html)

Allen推论一: 5颗静止卫星的发射难度, 是其他 30颗非静止的卫星的发射难度的数倍。我们通过每次发射报导的卫星的类型, 可以更精确判断出, 北斗组网的最终形成时间。

4.2 定位轨道卫星的数目

美国GPS组网, 是 24颗高度 2万km 的定位卫星构成. 伽利略组网由 30颗(27颗工作, 3颗备用). 北斗也是 30颗定位卫星.

Allen推论二: 伽利略和北斗的定位卫星分布应该大致相同(我们推断北斗也是27颗工作星, 3颗备用星), 这带来一个疑问, 既然24颗可以覆盖全球, 多的3颗定位工作卫星用来干嘛?

4.3 静止卫星

最令人困惑和独具中国特色的地方, 就是 5 颗静止卫星. 这5颗静止卫星, 无论是美国GPS, 还是欧洲伽利略, 都是没有的. 比如伽利略, 计划就是 30颗定位卫星. 我们很想知道中国北斗为什么多 5颗静止卫星？

出于基本的科技常识, 我们认为, 静止卫星, 一般用作全球通讯使用... 那么这里带来一个问题, 中国的北斗, 设计难道是一种混合系统: 定位 + 通讯? 

好处在哪? 用途在哪?

我们检查另一份资料, 部分解答这个疑问:

"据介绍，正在建设的北斗卫星导航系统空间段由５颗静止轨道卫星和３０颗非静止轨道卫星组成，提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为１０米，授时精度为５０纳秒，测速精度为０．２米／秒。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务信息。北斗卫星导航系统与ＧＰＳ和ＧＬＯＮＡＳＳ系统最大的不同，在于它不仅能使用户知道自己的所在位置，还可以告诉别人自己的位置在什么地方，特别适用于需要导航与移动数据通信场所，如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等。"(来源于: http://news.xinhuanet.com/tech/2006-11/09/content_5307062.htm)

Allen 推论三: 我们设想了一个民用的使用场景: 某石油勘探车队进入塔克拉玛克沙漠, 他们使用了车辆监控设备, 设备内安装了北斗模块, 该模块同时具有定位+通讯功能。当车辆发生险情, 司乘人员通过卫星通讯语音信道, 向调度中心进行语音对话, 描述损毁和伤情, 调度中心通过承载于卫星信道的定位信息, 迅速得知事故位置.... 唔``` 这听起来当然不错... 不过, 对于超过 95% 的单纯定位(混合手机通讯网络)应用市场, 这5颗定位卫星难道不是鸡肋吗? 再说... 设备难道不能通过现有的卫星通讯频道, 上传北斗定位数据吗?

这5颗静止卫星的商业意义在哪里? 困惑中... ， 望各位有教于我。


P.S.
http://mil.huanqiu.com/china/2010-08/991783.html

针对第五颗北斗导航卫星技术状态新、控制过程复杂等特点，西安卫星测控中心科学制订测控计划，精确完成了卫星3次远地点变轨控制和2次轨道捕获控制，使卫星进入距地面36000公里的地球同步轨道
Allen 点评: 如Allen 在6月发帖时猜测的, 关于系统中同步卫星的讨论. 该报道中明确说明了该卫星为复杂的同步卫星. 我们猜想, 这是5颗静止卫星中的第一颗. 我猜测整个系统的应进入大约 20% 系统完成节点.


Allen