中国北斗将迎新升级？或率先实现激光全球通信，传输速率远超5G

　　中国的北斗，世界的北斗
　　迄今为止，由中国自主打造的全球卫星导航系统北斗三号（以下简称北斗）已经建成一年多。
　　2020年6月23日，中国北斗最后一颗组网卫星顺利发射，意味着中国顺利完成卫星导航系统建设三步走战略的最后一步，历经多年的北斗部署工作已经正式划上终点，之后北斗系统将进入长期管理模式。
　　北斗的打造还要追溯至2010年，当年北斗正式立项，一开始人们认为，北斗二号已经能够完成一些高精度定位工作，北斗三号相比较北斗二号只是多了几颗卫星，服务范围有所扩大而已。
　　除此之外没有其他亮点，但其实北斗三号的重要性远远不止于此，它的建成不仅让中国打造的北斗系统成功为全球服务，还实现了定位精度对GPS的赶超。
　　北斗是中国目前拥有的航天系统中规模最大的一个，当地面运控系统就涉及几十个地面站、3万余台设备以及数不胜数的工作人员。
　　如今诸多一开始专注于北斗研发的团队已经将重心转为为系统服务保驾护航，他们期待着在2035年到来之前，能够打造更加强大的国家综合定位授时系统，用更加先进的技术和强大的功能服务全球。
　　简单来讲，北斗主要具备以下三个特点。
　　第一，北斗空间段混合星座由三种不同轨道卫星组成，同其他卫星系统相比，北斗拥有更多高轨道的卫星，抗遮挡能力比较强，尤其是在低纬度地区使用时，北斗上述特点会更加明显。
　　第二，北斗能够为用户提供多个频点的导航信号，这一设定有利于提高服务精度。
　　第三，北斗的优越之处不单单是它有强大的定位能力，还在于它能够同时兼备位置报告、精确授时等各种服务。
　　北斗受到青睐
　　一经建成之后，北斗便受到国际社会的欢迎。长时间以来，在全球卫星定位系统市场中，GPS可以说是当之无愧的王者，但是中国北斗的到来却打破了这一局面，那么北斗的实质性意义到底是什么呢？
　　首先，凭借精确度较高、服务范围广等各种特别，北斗赢得了不少芯片厂商的青睐，许多厂商已经开始从北斗合作，支持北斗卫星提供定位服务。比如，在中国入网的智能手机中，有90以上的手机已经可以使用北斗服务。
　　其次，随着系统服务的升级，北斗服务能力有了相当大的提高。除了提供定位服务之外，北斗还能在水文监测等各方面发挥较大的作用，这给中国带来巨大的经济效益和社会效益。
　　以交通领域为例，北斗可以实时关注货物运输，为港口提供高精度监控服务。北斗应用范围不断扩大的同时，也带动中国卫星产业进入高速发展阶段。
　　除了获得国内用户喜爱之外，北斗还同全球100多个国家达成合作服务范围扩大至200多个国家，全球有50以上的国家都使用北斗的服务，这也充分印证了那句北斗不只是中国的北斗，也是世界的北斗。对于绝大部分国家而言，北斗的到来让它们的选择变得更加多样化。
　　在北斗到达之前，全球累计有三款卫星导航系统，分别是美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯和欧洲的伽利略，这三巨头基本上已经将全球卫星定位系统市场瓜分完毕，但是这三款卫星系统也分别存在精度不够等各种问题，而北斗的出现也给世界各国提供了更多选择，不少国家开始转而同北斗合作。
　　值得一提的是，目前北斗在海外运用最广泛的地区是东南亚，比如文莱城市规划、老挝精细农业等都使用到北斗。
　　除此之外，作为基建全国，中国在海外各地开展基础设施建设的同时，也将北斗带到了海外，可以预见的是，未来北斗在海外市场占有率还将进一步提高，仍然有很大的发展空间。
　　凭借出色的性能，北斗收获了一波又一波的朋友，同时北斗也在推动全球经济发展。世界上每一处都能够享受北斗提供的服务，即使在外太空领域，北斗的身影也从未缺席。基于这一点，联合国外空司对北斗称赞不已。
　　除了给全球带来更多便利、支持多边合作开展之外，北斗还有利于保障国家安全。
　　一开始中国也同其他国家一样使用美国的GPS，直至今天也是如此，但是在中国绝大部分市场被GPS占有的情况下，意味着中国随时有可能会被美国利用GPS卡脖子。
　　出于这一方面考虑，中国决定打造属于自己的本土卫星导航系统，这对中国的技术水平提出了极高的要求，最终中国确定了三步走战略。
　　2000年，由三颗卫星组成的北斗一号正式投入运营，不过该系统只为中国服务，主要是为了提高军队导航定位的准确性。
　　由于中国在这一方面的研发起步较晚，团队在研发过程中也遭遇了不少困难，最终中国于2015年同欧盟伽利略签署谅解备忘录，希望能够联手开发服务范围涵盖全球的卫星导航项目，但是在该项目正式实施过程中，项目进展不如预期，中欧在利益方面也出现了分歧，所以中国决定放弃该项目，转而将所有精力投入到北斗系统打造中。
　　2012年，北斗二号正式运营。与北斗一号相比，北斗二号多了16颗卫星覆盖范围扩大至整个亚太地区，不过此时中国人不满足，中国更加渴望的是能够拥有一个覆盖全球的卫星导航系统，于是中国于2015年起正式发射北斗三号。
　　整个项目累计发射35颗卫星，最后一颗卫星在去年6月23日当天正式发射升空，这也意味着长达20年的北斗研发已经正式落下帷幕，中国在卫星导航领域实现独立自主。
　　尽管中国一开始打造北斗是为了维护国家安全，但是实际上如今北斗的运用远远不止于此。自2018年以来，北斗在精准农业、抗灾救灾等一系列领域提供了广泛的服务，在商业上也取得了许多成就。
　　除此之外，北斗还是中国数字丝绸之路（DSR）计划重要组成部分之一。说到这里，想必有部分人会打上一个问号？中国不是有一带一路倡议了吗？为什么还要DSR？实际上，DSR可以说是对一带一路的补充。
　　2015年，DSR计划正式拉开帷幕，主要将重心放在加强数字基础设施建设上。随着该计划的推进，北斗的影响力也在不断扩大。
　　预计到2025年，北斗的市值将达到10000亿人民币，折合成美元是1650亿。目前在同中国签署一带一路倡议的国家中，有上百个国家正在密切关注北斗卫星。
　　以非洲为例，众所周知，近些年来中国也在积极同非洲地区国家开展合作。今年1月份，中国同非洲和非盟共同举办了中非北斗合作论坛。期间中非双方都表达了希望可以利用北斗优点继续推动双方合作，以及推进非洲经济发展的强烈意愿。
　　此前，中国还参与了埃塞俄比亚卫星项目，帮助该国发射两颗卫星。除此之外，中国也为尼日利亚等非洲国家开展航天建设提供支持。获得中国支持之后，非洲的航天产业也在快速发展，预计在接下来长达5年的时间里，该地区的航天产业价值将上升至100亿美元。
　　与此同时，随着北斗陆续走出国外，中国的卫星导航系统技术也被外界所熟知，中国的影响力有望进一步增强。
　　更加引起世界各国关注的是，北斗在中美地缘政治中发挥了至关重要的作用。
　　在全球卫星导航定位系统上，中美两国的较量实际上是北斗同GPS的较量。从许多国家选择北斗便可以看出，中国的北斗相比较美国的GPS有一定的出色之处。
　　首先，中国在研究北斗之前确定了三步走战略。在研究团队按部就班的情况下，北斗商用速度更快。
　　在早期研发北斗一号和二号的过程中，研究人员已经积攒了许多经验，所以在研究北斗三号时，研究人员能够规避此前存在的问题，因此，北斗的精度有了大幅度提高，政治已经高于GPS。
　　其次，亚太地区一直是美国关注重点，美国不断拉拢亚太各国，希望能够在这一地区扩大影响力。2019年，亚太地区全球导航卫星系统收入占据全球总收入的13，但是人均收入远远低于欧洲和美国，也就是说该地区的全球卫星导航系统行业的潜力还有待进一步挖掘。
　　为了能够推动北斗在亚太地区的使用范围，中国利用一带一路同亚太国家积极开展这一方面的合作。
　　可见北斗市场占有率不断扩大，对中美地缘政治动态以及中国推进一带一路建设都具有积极意义，中国的外交也会持续扩大，有利于继续推动全球互联互通，打破被美国孤立的局面。除此之外，还有人将北斗同全球激光通信网络联系到了一起。中国在激光方面的研究是领先的，激光通信已经在量子领域得到了运用。
　　此前有美国媒体报道称，如今中美两国正在加快速度研发太空激光通信网络，而中国北斗已经开始开展激光试验。
　　北斗的一大特点是可以实现双面传输，无论是在太空中的北斗卫星还是地面的基站，北斗都使用了激光信号。根据研究数据来看，利用激光技术可以让卫星实现每秒几千兆字节的速度发送数据。
　　日常生活中，我们经常会使用各种软件发送数据，但是发送数据的传输速度大约保持在1秒23MB左右，而北斗的数据传输速度却达到了几千兆一秒，简单来讲就是已经达到了几个G一秒，这个速度比5G还要快得多。
　　如果将原本使用无线电传输数据，转换成使用激光信号传输数据，传输速率不再是数据传输的限制，之后有可能实现在短短一秒之内便将数据传输至任何地方。
　　其实中国针对激光技术也开展了很长时间的研究，但是这其中有一个至关重要的问题，那就是如何保持激光信号稳定。众所周知，光线极其容易受到大气变化影响，在有大气干扰的情况下，远程激光通信是否能够保持稳定，这也成为了研究员密切关注的问题。
　　经过长时间的观察之后，研究人员确定，北斗卫星的激光信号可以在较为复杂的环境下保持稳定接收，这也为中国打造全球激光通信网络扫清了障碍。
　　实际上，早在上世纪60年代一些先进的西方国家，便开始想方设法打造激光通信卫星，但是直到今天还是停留在纸上谈兵的阶段。制约西方国家采取实际行动的一大问题就是，如何确保激光不受大气影响？
　　尤其是在大城市，各种活动十分频繁，激光信号更加容易受影响，那么这样意味着地面站所能够接收到的光粒子会变小，信号也会变得更加模糊，在这种情况下也无法读取准确的信息。如果无法解决这一问题，那么激光通信将会十分鸡肋。
　　从目前中国的研究来看，中国已经有了解决的办法，这个问题只需要一种望远镜镜面就可以解决，但是这种镜面不是普通的镜面，而是一种可以通过电荷改变形状的镜面。利用这种镜面可以进一步减少空气给光信号带来的影响，这样一来地面站便可以正常接收信号。
　　目前北斗激光卫星还在研究之中，预计还要经过很长一段时间才能够得到具体应用。不过可以肯定的是，中国在这一方面的研究已经有了很大进步，甚至有逐渐赶超西方国家的趋势。
　　仰望星空、北斗璀璨。如今从地面来看，颗颗北斗卫星正环绕着地球飞行，成为夜空中最亮的星星们，激励着数以亿计的中国人民脚踏实地、坚持不懈的继续奋斗，为一个民族追求伟大复兴照明的道路。
　　免责声明：本文由《时光科普馆》原创创作，图片来源网络，如有侵权请联系告知。