清華女生破解北斗？中科院80後女科學家揭秘實情

徐穎，83年出生，已從事北斗相關研究工作十餘年，是中科院光電研究院建院以來最年輕的研究員和博士生導師之一。

6月25日，「中國科普博覽」網站發布了她關於北斗導航的演講視頻，下面是文字實錄。

導航系統科學家徐穎：來自星星的燈塔

出品：中國科普博覽 SELF格致論道講壇

編者按：曾經，北斗七星閃爍夜空，標示方向，引領著人類「身在何處 心向何方」的最初夢想；如今，北斗衛星導航系統經天緯地，星耀蒼穹，指點著華夏大地的「中國方向」。這是一個有使命、有責任、有擔當的國家重器，也是一個有開拓、有探索、有創新的科學理想。徐穎從事北斗相關研究工作十餘年，是中科院光電研究院建院以來最年輕的研究員和博士生導師之一。從古時指路的星星到閃耀全球的導航系統，從不分東西南北的小女生到研究精準導航的女科學家，我們一起來探尋北斗和她的成長之路。

前幾天我去一個同學家裡玩，他們家小姑娘來問我說，「阿姨，我怎麼才能讓我爸爸看不到我的手機位置信息呢？如果把我的手機卡取下來之後，我的手機還能夠定位嗎？」

在這裡，我可以明確地告訴大家，取下手機卡以後，手機依然能夠定位的。這是因為我們大家都知道我們手機當中定位採用的是衛星導航系統，與我們手機移動系統沒有關係的。

▲徐穎，中科院「SELF格致論道」講壇第六期

衛星導航系統，它是距離我們一群兩萬公里的星星，它們不會發光也不會發熱，甚至肉眼沒有辦法觀察到它們，為我們提供著位置服務。衛星導航系統簡稱為GNSS系統，在GNSS俱樂部中一共有4位VIP會員，除了大家所熟知的美國GPS系統以外，包括俄羅斯的GLONASS系統、歐盟的伽利略系統以及我們國家自主建設的北斗衛星導航定位系統。

北斗衛星導航定位系統，是我們國家自主建設的衛星導航定位系統，現在正處在建設和應用推廣的階段，由五顆靜止軌道衛星，和30顆非靜止軌道衛星組成，北斗衛星導航系統預計將在2020年左右提供一個全球性的服務。

在GNSS俱樂部中，會員小夥伴們最關心的是什麼？大家最關心的頻率資源問題。頻率資源是一種國際上公用的資源，頻率資源不是你想買，想買就能買的，所有頻率資源都要向國際電聯提出申請，由國際電聯進行劃分。就像我們高速公路車道一樣，每一個系統都有它自己的車道，不然的話大家會發生撞車的情況。

在衛星導航系統建設的初始階段頻率資源相對比較充沛，建設相對比較早的GPS系統和GLONASS系統不存在頻率資源的衝突問題。到了北斗系統和伽利略系統建立的時候，頻率爭奪戰就非常明顯了。當時伽利略系統其實提前申請了這個頻率資源，但是大家知道後來歐洲出現了經濟危機，所以伽利略系統資金鏈斷了，他們當時發射了這個衛星，佔領了這個軌位，但是並沒有發射這個頻率的信號。根據國際電聯「先到先得」的規定，哪一個國家能夠先把這顆衛星發射上去，並且這個衛星向下發射了這個頻率的信號，以後這個頻率資源就是你的了。

在這樣情況下， 2007年4月17號就是北斗所申報的頻率資源的最後期限，所以要求北斗試驗星必須提前發射，這在我國航天史上是非常罕見的。

通常衛星發射只有延遲，沒有提前，因為提前會帶來一系列的問題。但是經過各個部門的配合之後，為了爭奪這個頻率，在4月14號的時候，這一顆火箭已經成功在發射中心準備進行發射了。在4月14號的凌晨4點07分，現場又發現新的問題，火箭有一個連接器沒有按照規定脫落，如果三分鐘內不能解決這個問題的話，對火箭、衛星甚至發射場都會是滅頂之災。當時的發射指揮員在一分鐘之內下了7道指令，4點07發現的問題，4點11分的時候，火箭帶著我們北斗試驗星成功升空。4月14日發射了北斗試驗星，4月15號時候衛星實現變軌，4月16號衛星開始向下發送信號，在距離4月17號北斗申請的頻率資源失效前24個小時內，中國正式啟用了北斗申報的頻率資源，也就此拉開了北斗全球系統建設的帷幕。

在一個風雨交加，電閃雷鳴的夜晚大家喜歡做什麼事情？我自己比較喜歡看恐怖片，那樣比較有感覺。雷電和恐怖片更配哦，那麼雷電和什麼不般配呢？不錯，就是衛星發射。 衛星發射的時候，火箭箭體中裝滿了燃料，一點點火花就能引起箭體的爆炸。1987年，美國大力神火箭就曾在大雨中發射，升上天空一分鐘後就在空中遭到雷擊，發生了爆炸。

所以，通常遇到雷電的時候，衛星發射是會推遲的，但是在2011年7月，北斗第9顆衛星發射時也是一個電閃雷鳴的天氣，它卻在等待著發射，為什麼明知山有虎偏向虎山行呢?

這是因為北斗系統不是一個單顆衛星，而是一個組網星座。對於組網星座而言，每一顆衛星都要有既定位置，北斗系統不僅要求把這顆衛星發射到哪一個軌道，還要求這一顆衛星在軌道中的既定位置，要滿足這樣的條件必須有發射窗口，而這一天就是一個不可多得的發射窗口，如果錯過這天的機會，有可能推遲四個月，甚至推遲一年才能夠迎來新的一個窗口。

（責編：tibet）

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