↑↑↑La Beidou Final Star è stata lanciata con successo! La "Costellazione Beidou" risplende della saggezza di Shanghai.

La mattina del 23 giugno, l'ultimo satellite per reti globali Beidou-3 è stato lanciato con successo.

Dal suo lancio nel 2009 al lancio odierno del 30° satellite, il completamento del sistema Beidou-3 segna la conclusione positiva della strategia di sviluppo "in tre fasi" per la realizzazione di sistemi di navigazione satellitare adatti alle condizioni nazionali, strategia che il nostro Paese ha intrapreso fin dagli anni '1980.

Ci sono 24 satelliti Beidou in orbita terrestre media, 3 in orbita geostazionaria e 3 in orbita geosincrona inclinata. Quasi ogni satellite Beidou che brilla nel cielo rappresenta il duro lavoro e il contributo dei ricercatori scientifici di Shanghai.

"Una stella è connessa, tutte le stelle sono connesse"

Lasciamo che anche i satelliti "comunichino con il cielo".

Il team di sviluppo del sistema di navigazione satellitare Beidou dell'Accademia Cinese delle Scienze di Zhangjiang, Pudong, ha completato lo sviluppo e il lancio di 12 satelliti del sistema Beidou-3. Questo team realizzerà la base del sistema di navigazione Beidou entro il 2018 e fornirà servizi a livello globale. Il completamento dell'intero sistema è previsto per il 2020, con l'obiettivo di offrire una nuova soluzione per la realizzazione del sistema di navigazione satellitare globale Beidou in Cina.

Quest'anno, il team ha appena compiuto dieci anni. L'età media dei suoi membri è di poco superiore ai 30 anni. Si può dire che sia una nuova recluta nel settore aerospaziale. È questa forza "formidabile" che infonde ulteriore ispirazione innovativa alla solida e all'avanguardia ricerca e sviluppo satellitare. Durante il processo di sviluppo di Beidou-3, hanno completato centinaia di progetti di ricerca tecnologica chiave per applicazioni satellitari.

▲I ricercatori stanno effettuando misurazioni di precisione sul satellite Beidou-3 (Foto per gentile concessione del Microsatellite Innovation Institute dell'Accademia cinese delle scienze)

Nel settore aerospaziale esiste una regola non scritta secondo cui la nuova tecnologia utilizzata su ciascuna stella generalmente non supera il 30%, ma questo team ha utilizzato quasi l'80% della nuova tecnologia sulla prima stella di prova.

Spinto dall'innovazione, questo giovane team tenta audacemente di rivoluzionare le idee di progettazione satellitare e le forme di gestione nel loro complesso. Utilizzando tecnologie come la struttura a pannelli, il posizionamento indipendente dei sensori stellari e un'architettura elettronica integrata ad alta densità funzionale, il team ha creato la "Piattaforma dedicata alla navigazione satellitare dell'Accademia cinese delle scienze", migliorando efficacemente l'adattabilità e la scalabilità dei satelliti.

Hanno proposto un concetto di progettazione originale basato su una "catena funzionale" per ottimizzare e integrare al massimo le risorse interne del satellite. Hanno sostituito oltre 20 computer originariamente utilizzati per il controllo con un unico computer ad alte prestazioni, riducendo significativamente i costi e aumentando al contempo la densità funzionale.

Ciò che vale la pena menzionare è cheHanno compiuto progressi rivoluzionari nella tecnologia di collegamento inter-satellite, raggiungendo la "connettività tra stelle", consentendo ai satelliti di "comunicare tra loro nel cielo" e risolvendo il collo di bottiglia che limitava la rete globale di Beidou.

▲Beidou-3 è in fase di assemblaggio finale presso il sito di lancio (Foto per gentile concessione dell'Istituto per l'Innovazione dei Microsatelliti, Accademia Cinese delle Scienze)

Dopo il primo satellite di prova, il team ha compiuto progressi significativi anche nella tecnologia di autodiagnosi e ripristino satellitare durante lo sviluppo del satellite di rete globale Beidou-3, consentendo al satellite di acquisire capacità di "autodiagnosi e autoripristino". I satelliti possono eseguire autonomamente diagnosi dello stato di salute, isolamento dei guasti e ripristino senza alcun intervento da terra, migliorando notevolmente la disponibilità del satellite.

Inoltre, Beidou-3 ha utilizzato per la prima volta un amplificatore a stato solido ad alta potenza basato sul nitruro di gallio per migliorare efficacemente la qualità del segnale; ha superato i limiti della tecnologia di commutazione tempo-frequenza senza soluzione di continuità ad alta precisione, ponendo le basi per ottenere un'elevata continuità dei segnali del sistema globale; ha adottato l'architettura nazionale Loongson + FLASH, colmando la lacuna nei processori aerospaziali nazionali e realizzando la localizzazione di tutti i dispositivi principali, guidando lo sviluppo dell'intera catena industriale.

While watching the last Beidou-3 global networking satellite successfully launched into orbit, this team has begun a new journey. According to my country's navigation strategic needs, a more ubiquitous, more integrated, and more intelligent integrated positioning, navigation and timing system will be built in 2035. They will continue to fight for the next generation of navigation satellites.

Creare un “cuore” forte di Beidou

Occorrono 6 milioni di anni per ottenere un errore di 1 secondo

Le informazioni relative al tempo e alla posizione spaziale sono risorse strategiche fondamentali per un Paese. L'ottenimento di informazioni precise sulla posizione del satellite e sull'ora sono i due parametri chiave dei satelliti di navigazione: una differenza di tempo di un miliardesimo di secondo (1 nanosecondo) comporta un errore di distanza di 0.3 metri.

Per raggiungere una precisione di navigazione e posizionamento a livello di decimetro e centimetro, i satelliti Beidou devono possedere un "cuore" robusto e affidabile, ovvero un orologio atomico spaziale, e un "cervello" efficiente e preciso, un sistema di elaborazione delle informazioni.

Nel 2002, l'Osservatorio di Shanghai dell'Accademia Cinese delle Scienze ha avviato una ricerca sugli orologi atomici a idrogeno passivi a bordo di satelliti spaziali, basandosi su anni di sviluppo di orologi atomici a idrogeno attivi a terra. Nel 2015, il primo orologio atomico a idrogeno spaziale del mio Paese, da loro realizzato, è stato lanciato a bordo della nuova generazione di satelliti di navigazione Beidou.

▲Modello prototipo dell'orologio atomico a idrogeno a bordo del satellite Beidou-3 (foto per gentile concessione dell'Osservatorio di Shanghai)

Negli ultimi cinque anni, le prestazioni degli orologi a idrogeno che hanno seguito i satelliti Beidou nello spazio sono state continuamente migliorate e i componenti, le materie prime e le tecnologie di base sono stati controllati in modo completamente indipendente.Questa volta, un orologio atomico a idrogeno fornito dall'Osservatorio di Shanghai ha seguito la "Stella Finale" nello spazio. La sua precisione ha raggiunto un errore inferiore a 1 nanosecondo al giorno, equivalente a un errore di un secondo ogni 6 milioni di anni. Attualmente è uno degli orologi atomici più performanti in orbita.

Proprio mentre il progetto Beidou sta per concludersi, i ricercatori scientifici dell'Osservatorio di Shanghai hanno sviluppato un "cuore" più leggero di Beidou: sono riusciti a ridurre il peso dell'orologio a idrogeno da 23 chilogrammi a 13 chilogrammi. Tre unità saranno consegnate agli utenti entro la fine dell'anno per essere utilizzate nei satelliti della rete Beidou il prossimo anno.

▲I ricercatori scientifici dell'Osservatorio di Shanghai stanno testando l'orologio a idrogeno in fase di sviluppo (Foto per gentile concessione dell'Osservatorio di Shanghai)

Un cuore forte, ma anche un cervello brillante non guasta. L'Osservatorio di Shanghai ha sviluppato per Beidou il "cervello più potente" in grado di correggere gli errori in tempo reale e dotato di molteplici sistemi di backup per garantire un posizionamento "veloce, preciso e stabile".

Per costruire il "cervello più potente", Hu Xiaogong, direttore tecnico del sistema di elaborazione delle informazioni dell'Osservatorio di Shanghai dell'Accademia cinese delle scienze, ha guidato il team attraverso una dolorosa trasformazione "da scienziati a ingegneri".

Nel tentativo di applicare le formule lasciate da Newton ed Einstein per il calcolo dei corpi celesti naturali ai calcoli orbitali di corpi celesti artificiali come i satelliti in orbita, si sono imbattuti in troppe situazioni inaspettate.Hanno superato diverse condizioni avverse e hanno proposto e implementato per la prima volta al mondo la tecnologia di determinazione orbitale di precisione congiunta satellite-terra-satellite basata sulla "rete di monitoraggio regionale + collegamento inter-satellite". Hanno inoltre progettato un algoritmo specifico e infine raggiunto gli indicatori di prestazione di posizionamento di precisione di Beidou-3.

Al fine di calcolare ulteriormente la precisione di Beidou, l'Osservatorio di Shanghai ha anche sviluppato uno speciale "righello celeste" laser: il primo sistema di telemetria laser satellitare mobile e utilizzabile tutto il giorno in Cina, con una portata massima di 38,800 chilometri, che è stato utilizzato con successo per la telemetria laser di precisione centimetrica dei satelliti Beidou. Questi strumenti hanno fornito un contributo fondamentale e insostituibile alla realizzazione di servizi globali tramite la navigazione satellitare Beidou del mio Paese.

Rinforzo della fondazione

Rendere i servizi di localizzazione comodi come Internet

Se il MicroStar Research Institute e l'Osservatorio di Shanghai stanno entrambi lavorando intensamente alla realizzazione del sistema di navigazione Beidou, Qianxun Position, un'azienda high-tech di Shanghai, utilizza il cloud computing, l'elaborazione di big data e i propri algoritmi avanzati per trasformare i "segnali Beidou" in un'esperienza di servizio comoda, simile all'utilizzo di Internet mobile.

Posizionamento a livello centimetrico, rilevamento a livello millimetrico e temporizzazione a livello di nanosecondi: questi sono i risultati ottenuti negli ultimi cinque anni dal nuovo sistema che Qianxun Positioning ha sviluppato per il settore globale della navigazione satellitare.A partire dal 2019, i servizi ad alta precisione di questo sistema sono in grado di coprire la maggior parte del territorio nazionale, ad eccezione delle aree disabitate.

▲Immagine dimostrativa del funzionamento di un drone per la protezione delle colture agricole, realizzato con il sistema di posizionamento Qianxun Position. La precisione di posizionamento raggiunge il livello centimetrico, consentendo di ridurre efficacemente la quantità di pesticidi irrorati (immagine fornita da Qianxun Position).

"Beidou ha completato la sua rete globale. Entro quest'anno forniremo simultaneamente servizi globali potenziati e l'intero collegamento supporterà i segnali più recenti di Beidou-3." Chen Jinpei, CEO di Qianxun Position, ha affermato che entrambi i prodotti principali dell'azienda supportano attualmente i segnali più recenti.

A partire da novembre 2019, Qianxun Position ha sostituito le apparecchiature principali della stazione di potenziamento terrestre del satellite Beidou con il server spazio-temporale "Qianlong", sviluppato internamente, al fine di migliorare le capacità di elaborazione di tutti i segnali di servizio pubblico per la navigazione satellitare, incluso Beidou-3. I lavori di sostituzione sono in fase di completamento.

Grazie al successo del lancio del satellite per la rete globale Beidou, Chen Jinpei ritiene che presto emergerà un mercato più ampio. "Nei prossimi tre anni, Beidou accelererà il suo posizionamento e servirà oltre un miliardo di utenti."

Negli ultimi cinque anni, Qianxun Positioning ha collaborato a stretto contatto con i principali produttori di chip e partner industriali a livello globale per integrare la tecnologia di posizionamento ad alta precisione di Beidou con il 5G e l'intelligenza artificiale in settori quali la guida autonoma, l'ammodernamento industriale, il rilevamento e la mappatura, le città intelligenti e i servizi pubblici, al fine di promuovere l'implementazione delle applicazioni Beidou. Si prevede che sei modelli di veicoli autonomi dotati della tecnologia di posizionamento ad alta precisione di Beidou saranno ufficialmente prodotti in serie e lanciati quest'anno.

▲Immagine dimostrativa del sistema di posizionamento Qianxun. In futuro, ogni veicolo sarà etichettato con l'ora e lo spazio precisi per realizzare una migliore interazione veicolo-strada (immagine fornita da Qianxun Position).

Beidou Navigation ha aperto un mondo vastissimo. Nel 2019, Qianxun Positioning ha lanciato il concorso "Beidou Intelligent Maker", aprendo le piattaforme tecnologiche pertinenti e consentendo a diverse aziende e individui innovativi di partecipare allo sviluppo di applicazioni per il posizionamento ad alta precisione. Di conseguenza, il 40% dei partecipanti era nato dopo il 1995 e il 70% aveva meno di 35 anni.

Il 23 giugno è l'ultimo giorno di connessione globale del sistema Beidou, ed è anche il giorno in cui inizia una nuova era per le applicazioni di navigazione Beidou.

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