北斗真的會掉線嗎？北斗的大規模普及會受影響嗎？作為一個靠譜的科普作者，我可以告訴大家，完全不用擔心。

我國為什麼建設北斗導航系統？

最近，關於北斗掉線問題非常火熱，很多人就有誤解，就認為是北斗的問題，其實不是。北斗是沒有掉線這個說法的，掉線是接收裝置的問題，而不是北斗。這就像是手機沒有訊號打不了電話怪衛星一樣，非常的可笑，用的是哪個手機牌子就去怪那個手機廠商，而不是怪衛星出了問題。另外，北斗不但沒有問題，反而是一個非常重要的存在。

搞北斗是為了安全。GPS發展了幾十年，技術實力確實不錯，但不安全。現在導航幾乎成了人們的必需品，到了一個不熟悉的地方就要用到導航，但導航除了民用外另一大應用領域就是軍事領域。在海灣戰爭中，GPS的露臉震驚了世界，美軍能摧枯拉朽般取得勝利，GPS功不可沒，比如美軍之所以可以徹底摧毀伊拉克的預警雷達，讓美軍飛機可以肆無忌憚，這都得益於GPS。海灣戰爭的勝利，也被稱為"GPS的勝利"。

我國軍事領域敢用GPS嗎？作為一個靠譜的科普作者，我可以告訴大家，精度問題是其次的，關鍵在於這就相當於把自己的命脈交給了美國。如果到時候一旦和美國爆發軍事衝突，那美國就能讓我國變成"瞎子"。而且，美國利用GPS作威作福是可是有前科的。2018年的時候，美國為了打擊敘利亞，臨時提高了軍用效能從而導致民用效能降低。這還不是最過分的，2019年，伊朗進行軍事演習，美國想看伊朗笑話就關閉了伊朗的GPS，索性當時伊朗用上了我國的北斗，才沒有鬧出國際笑話。我國也是受害者，1993年，我國的銀河號在印度洋地區航行時被美國切斷了GPS，失去了方向，最後被劫持。據北斗一號總工程師範本堯所述，我國開啟北斗一號專案也是受了該事件的影響。

當時，由於我國財力有限，就沒有走GPS這條路線——一步到位，而是先從區域導航再到全球導航。當時，我國採用的理論基礎是1983年陳芳允院士提出來的"雙星定位系統"。我們生活在一個三維空間裡，要準確定位，就要有三個座標系，兩顆星要怎麼定位呢？"雙星定位系統"還需要用高度儀去測試使用者和地心之間的距離，很麻煩，但關鍵是省錢。不過北斗一號仍然面臨下馬的危機。當時國家投了三個型號的經費，北斗、通訊衛星和遙感衛星。不過投的經費並不夠，由於北斗要兩顆星，要的經費多，當時就有人提議先暫停北斗專案，不過最後還是咬牙堅持了下來。

北斗有多牛？

不知道大家有沒有聽過"千年危機"這個事件，這是指在2000年，計算機在處理跨世紀日期演算時出現bug，最後導致功能紊亂，在國內一般被叫作"千年蟲"。在GPS上也出現過類似的問題。在2019年4月6日，GPS發生"歸零"現象，也就是GPS整週數值從1023變成0，也被稱為GPS週期翻轉。這是什麼意思呢？GPS不僅是一個導航系統，還是一個授時系統，有一套自己的時間系統，叫作GPS時，這個時間起點是UTC時間1980年1月6日0時。設計人員用周計數和周內秒錶示當前時刻和初始時刻的時間差，再結合閏秒得到UTC時間。可是由於涉及的問題，周計數只能在0~1023之間迴圈。當週計數從1023變成0時，就發生了週期翻轉，而1023周大概就相當於19.7年。

大家平時對GPS幾乎只關注導航，但授時出錯影響很大。在2019年召開的美國資訊保安大會上，就有專家直言不會乘坐當天的飛機。現在，交通訊號燈、電網、航空等幾乎都是用GNSS來授時，因為GNSS授時比高精度原子鐘的成本更低。舉個例子，電網是一個非常複雜的系統，需要保證變電站、電廠等裝置同步執行，這些裝置就要統一時間。如果時間有誤差，就會增加事故的可能性。

北斗也會有GPS相同的bug，但北斗的週期是160年，與GPS19.7年相比，就能看出北斗到底有多牛了。當然，北斗厲害的不僅是這個，還有許多。比如北斗獨創的短報文系統。一般的導航系統屬於單向通訊制，就像收音機一樣只能接收不能發，而北斗可以實現類似發簡訊的功能。2008年汶川大地震的時候，基站坍塌，通訊通斷。是15個勇士帶著北斗系統接收機，從空中完成了"驚天一跳"，才把災區的情況傳了出來。由於短報文系統收費低廉，甚至已經成了漁民之間無聊打發時間的通訊軟體。

另外，北斗的星間鏈路也非常牛逼，各個衛星可以實現通訊聯絡，這樣就不需要像GPS一樣建立地面站，解決了在國外建立地面站的難題。而且，北斗的三軌制，保證了定位的高精度，在亞太地區，北斗甚至比GPS的精度更高。

最牛逼的是，北斗實現了核心器件100%國產化。比如衛星上使用的10牛發動機，燃燒室裡的溫度超過2700攝氏度，現在的材料想要達到裝置需要的這個溫度是非常困難的，而且壽命要在15年以上，工作次數達到75萬次，這對工藝、材料、設計的要求都很高，想要攻克10牛發動機的難度可想而知，而我國不僅做到了，而且還做到了世界先進水平。

北斗這麼牛，但差一點就失敗了，這是為什麼呢？

由於衛星需要佔用頻率，而國際電聯只給導航衛星劃分了5個頻道，而美國和俄羅斯發展得早，把最好的4個頻段最好的部分給佔了，就只剩下一個次優頻段了。這就讓中歐在申請頻段時重合度很高，因此從昔日的合作伙伴變成了爭鋒相對。

我國是在2000年4月17日申請的頻段，根據國際電聯的規則，申請頻段後要在7年內使用，不然的話就會失效。衛星導航系統的難度極高，大家印象中科技實力很強的德國、法國等國家都沒有能力單獨搞，因此才想要聯合起來一起搞。而我國只有三年時間了，時間非常緊迫。

雖然當時我國已經有了北斗一號的經驗，但是我國在該領域的技術還是相當薄弱。比如被稱為"衛星導航心臟"的原子鐘，這是導航衛星的核心零件，用來控制導航精度，沒有原子鐘的導航衛星就是一塊廢鐵。北斗一號的原子鐘是哪來的呢？買的。本來北斗2號要找瑞士買的，但瑞士為了拖延我國的研發進度，不賣了。

不過，歐盟的小把戲能難倒中國嗎？不能。事實上，我國早在1997年就開始研發原子鐘，最後研發出了定位精度可以達到1米的第一代星載銣鍾。可笑的是，等我國研發出了原子鐘後，瑞士又想用低價傾銷的策略壓垮我國原子鐘。這也是西方國家常用的策略了，比如我國只能做出3軸機床時，5軸機床西方國家是不賣的，等我國研製出了五軸機床後，西方國家馬上開始傾銷。

我們的老對手歐盟在2005年年底就把導航衛星送上了太空，並於2006年初就傳回來了訊號。由於我國申請頻段的時間比歐盟早，這些頻段才沒有屬於歐盟。不過這給我國帶來了極大的壓力，因為在頻段失效前我國衛星沒有成功上天並傳回訊號，那麼意味著我國再也不可能發展全球衛星導航系統了。

2007年4月初，離我國申請的頻段失效沒幾天了，衛星應答機出現了異常。衛星應答機是聯通天地之間訊號的關鍵，沒有衛星應答機，即使衛星上天也沒有用。在所有科學家、工程師的努力下，我國順利修復了衛星應答機。北斗衛星成功飛上太空，並於4月17日20時傳回了訊號，而這時，離我國頻道申請失效只有4小時。可以說，北斗專案命懸一線。

北斗成為了繼美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯後第三個成熟的全球衛星導航系統，而歐盟的伽利略計劃到現在都還有著各種各樣的問題，不知道歐盟當初氣走中國，現在是否後悔了呢？