展望｜打ち上げは成功し、「スター」は明るく輝いた！北斗グローバルネットワークの展開完了後、どのような変化がもたらされるのだろうか？

 本日（6月23日）午前9時43分、西昌衛星発射センターから最後の北斗3号衛星が点火され、打ち上げられました。衛星は正常な状態であり、打ち上げミッションは完全に成功しました。北斗3号全球衛星測位システム（NBS）の衛星コンステレーションの展開が完全に完了しました！

▲9時43分！点火！写真:胡雪傑（画像出典：中国新聞網）

▲撮影：胡旭傑（写真提供：中国新聞網）

▲「ファイナル・スター」が離陸を開始する！（写真：CCTVニュースクライアントのライブ放送）

▲成功した星と矢印の分離

▲ソーラーウィングが展開する

▲ 3段式エンジンからの映像：地球を背景に、衛星を長旅へと送り出す

中国北斗、誇りに思うよ！

 北斗3号システムの強みは何ですか？

北斗3号のサービスエリアは世界へと拡大する独自の知的財産権とコア技術、北斗航法衛星スタンドアロンおよび主要コンポーネント位置特定率は100%に達しました

北斗3号のショートメッセージ通信機能は大幅に向上した。メッセージ送信容量が、一度に120文字の中国語から、一度に1,200文字の中国語に増加しました。緊急時には言葉や文章を考える必要はなく、すぐに筋書きを明確に説明すれば十分であり、画像やその他の情報も送信できるため、アプリケーションのシナリオはより豊富になります。

その中にはGEOも含まれる「らき☆すた」ファミリー（静止衛星）本システムは、無線航法、無線測位、衛星測位機能強化、高精度単点測位、電力強化、局間時刻同期および測位という6つの主要な機能を備えています。これにより、我が国および周辺地域のユーザーに、測位、航法、時刻同期、ショートメッセージ通信、衛星測位機能強化、衛星間通信および計測、局間時刻同期、高精度単点測位といった多様なサービスを提供できます。

数十年にわたる宇宙開発と畜産業の発展を経て、中国の北斗システムはどのレベルに達したのか？その鍵となる技術とは？どのような機能が実現可能なのか？ぜひご覧ください。 

6月23日、中国航天科技集団公司第五研究所（以下「第五研究所」という）が開発した55番目の北斗衛星が打ち上げに成功した。北斗3号全球衛星測位システム（GNSS）の衛星コンステレーションの展開が完全に完了しました。

"'おい（発音は「ジェ」）　ジェ）「『スター』の打ち上げ成功は、北斗衛星による全地球航法システム（GNSS）の衛星コンステレーション展開における完璧な締めくくりとなった」と、第五研究院の北斗3号衛星主任設計者である陳忠貴氏は述べた。

「星星」は、中国科学院第五研究院が北斗3号衛星の30番目の衛星に付けた愛称である。これは北斗衛星測位システムの55番目の衛星であり、北斗3号衛星測位システムにおける3番目の静止軌道衛星（GEO衛星）である。

「GEOシリーズの衛星は数は多くありませんが、重要な役割を果たしています。第五研究院の北斗関係者は、これを『幸運の星』と呼んでいます。」第五研究院の北斗3号開発チームの研究者は記者団に対し、55番目の北斗航法衛星は「幸運の星」ファミリーの中で3番目にランク付けされているため、「星星」と名付けられたと語った。

今、「星星」は多くの「人工物」を搭載し、高軌道上に配置されている。北斗3号の総合的な技術指標を大幅に向上させるという重要な役割を担っている。「星星」が北斗のグローバルネットワークという「大きなチェスゲーム」に投入されたことで、北斗3号ネットワークの全30基の衛星が配置されたことになる。北斗衛星測位システムのグローバルネットワーク展開が完了しました。

▲ 北斗航法衛星ネットワーク図

衛星航法システムは国際的に先進的なレベルに達している

　　「高性能かつ高信頼性の北斗衛星測位システムの構築は、北斗地域システムの改良・アップグレードにとどまらず、世界一流の衛星測位システムへの飛躍的な進歩を目指すものである。」第五研究院の北斗3号プロジェクト副主任設計者であり、主任衛星設計者でもある謝軍氏は、システムが完成すればその性能はアメリカのGPSと同等になり、中国の衛星航法システムを国際的な先進レベルに引き上げるだろうと述べた。

　　北斗2号地域システムと比較して、北斗3号のサービスエリアは全世界に拡大されます。同時に、ダウンリンク航法信号のアップグレードや変換といった主要技術において画期的な進歩を遂げ、北斗2号のダウンリンク航法信号とのスムーズな移行を完了し、この基盤の上に新たな航法信号を追加することで、ユーザーにより良いサービスを提供します。

▲ 北斗3号衛星が宇宙空間を舞い上がる

報告によると、北斗3号全球衛星航法システムに依存MEO衛星（地球中軌道衛星）IGSO卫星（傾斜静止軌道衛星）およびGEO衛星（静止衛星）は、異なる軌道にある3つの衛星で構成され、24個のMEO衛星、3個のIGSO衛星、および3個のGEO衛星が含まれます。

北斗一族の重鎮として、静止軌道衛星「ラッキースター」シリーズは、3万6000キロメートル離れた天江に配備され、北斗衛星測位システムの技術指標の向上に向けた強化サービスを提供している。

報道によると、「吉興」一族が使用している衛星プラットフォームは、第五研究院が開発した東方紅3B（航法）衛星プラットフォームであり、これは我が国で現在運用されている衛星プラットフォームの中で最大級のものである。

強力な積載能力により、「吉興」ファミリーは無線航法、無線測位、衛星測位機能強化、高精度一点測位、電力強化、局間時刻同期および測位これら6つの主要な機能により、我が国および周辺地域のユーザーに、測位、航法および時刻同期、ショートメッセージ通信、衛星ベースの機能強化、衛星間通信および計測、局間同期、高精度単点測位といった多様なサービスを提供できます。

　　「最も特徴的なのは、能動的な位置情報取得とショートメッセージ通信であり、これは中国の北斗システムの先駆的な取り組みです。」「謝軍氏は、アクティブ測位は北斗の「遺伝子」である無線計測技術を使用していると説明した。2つの静止航法衛星の協力により、ユーザーの「私はどこにいるのか」という質問に答えるだけでなく、ユーザーの居場所を注視している関係者にも「あなたはどこにいるのか」を伝えることができます。捜索救助、漁業などの分野で幅広く活用されており、人々の生活の安全を確保するための「透視能力」と言えるでしょう。

北斗3号のショートメッセージ通信機能も大幅に向上した。情報送信能力が、一度に120文字から1,200文字に向上しました。緊急時には、単語や文章を気にする必要はありません。ストーリーを一度に明確に説明できます。画像などの情報も送信できるため、活用シーンはさらに広がります。同時に、北斗3号のサービス機能は北斗2号に比べて10倍に拡大しました。通信、電力、金融、測量、地図作成、運輸、漁業、農業、林業といった分野において、より多くの人々が北斗航法システムの包括的なサービスを利用できるようになります。

モバイル端末の位置情報から時計の時刻表示、シェアサイクルから自動運転、交通ナビゲーションから防災・減災、無人農業から感染症対策支援、車両インターネットからモノのインターネット、スマート港湾からスマート掘削装置まで、幅広い用途において、北斗衛星測位システムは5G商用時代の到来とともに、次世代モバイル通信、ブロックチェーン、人工知能などの新技術との統合を加速させています。北斗衛星測位システムの新たなビジネスモデル、新たなビジネス形態、新たな経済圏が次々と出現し、人々の生産活動やライフスタイルを大きく変革していくでしょう。

今年3月、北斗3号の2基目の静止軌道衛星が軌道に投入された後、北斗システムの新たなシステムにおける能動測位機能が検証され、無線計測機能の包括的なアップグレードが始まりました。「星星」衛星の追加により、北斗3号の3機の「幸運の星」衛星が宇宙空間で再集結し、赤道付近の通信範囲が拡大し、「一帯一路」沿線のより広い地域にサービスを提供できるようになります。北斗の特色は新たな高みへと飛躍するでしょう。

▲ フィフス・アカデミーのデザイナーたちが作業現場で具体的な課題について話し合った。

北斗の「三段階」戦略は、連続する戦闘と勝利につながる

「1980年代、中国は自国の状況に適した衛星航法システムの開発経路を模索し始め、『三段階』の開発戦略を策定した」と陳忠貴氏は述べた。北斗システムは、北斗システム1、システム2、システム3という3つの構築段階を経てきました。

1983年、我が国の「二爆一衛星功労勲章」を受賞し、国家「863計画」の主要提案者である陳方雲院士をはじめとする専門家や学者たちが、2機の静止軌道衛星を用いて地上および空中目標を測定するというアイデアを提案した。

1994年、北斗1号システムプロジェクトが着工しました。2000年には2基の静止軌道衛星の打ち上げに成功し、システムが完成して運用が開始されました。2003年と2007年には、3基目と4基目の静止軌道衛星の打ち上げが完了し、システムの性能がさらに向上しました。北斗1号システムはアクティブ測位システムを採用し、中国のユーザーに測位、時刻同期、広域差分測位、ショートメッセージ通信サービスを提供することで、中国は米国とロシアに次いで3番目に独自の衛星航法システムを持つ国となりました。

2004年、北斗2号システムプロジェクトが着工しました。2012年末までにネットワークの運用が開始され、世界初のハイブリッド型地域衛星航法システムが構築されました。サービスエリアはアジア太平洋地域をカバーしています。北斗システムは、国際衛星航法システムの主要サービスプロバイダー4社のうちの1社となりました。

2009年、北斗3号システムは基幹技術の研究とエンジニアリング構築を開始しました。2018年には、北斗3号基本システムの構築が完了し、「一帯一路」と世界に基本航法サービスを正式に提供しました。中国の北斗は、グローバルネットワーク化の目標に向けて大きな一歩を踏み出しました。2019年12月末には、グローバルシステムのコアコンステレーションの展開が完了しました。2020年6月23日には、55番目の北斗航法衛星の打ち上げに成功し、北斗3号グローバル衛星航法システムコンステレーションの展開が完全に完了しました。

　　「『星星』の打ち上げ成功と軌道上での安定運用は、北斗システムが中国を離れ、世界へと進出したことを意味する。」謝俊は言った。

「数十年にわたり、北斗システムの測位精度、システム安定性、機能の包括性は継続的に向上しており、国家安全保障と経済社会発展のニーズを十分に支える重要な国家宇宙インフラとなっています」と陳仲貴氏は述べた。将来を見据え、2035年までに北斗システムを中核とした、より普及し、より統合され、よりインテリジェントな国家総合測位・航法・時刻同期システムを構築・改良する計画である。

▲衛星は発射台に移送され、「吉興」チームはスターアローと共に記念撮影を行った。

独立性と統制力を持ち、国家強化という重責を担う

「北斗は国家にとって重要な武器です。近代化建設と国家経済発展に深く関わっており、独立性と制御性が不可欠です。」と陳仲貴氏は述べ、重要な時空間情報である北斗を他国から提供される場合、一体どこから安心感を得られるのかと問いかけた。例えば、現在注目されている「新インフラ」は、我が国の次なる建設と発展の重要な方向性となるだろう。時間基準と空間位置基準は極めて重要な基盤であり、北斗衛星測位システムは「新しいインフラ」の基盤となるインフラである。

「重要なコア技術は、入手したり、買ったり、懇願したりして手に入れることはできない。」北斗開発の道のりにおいて、第五学院の北斗の人々は、このことを特に深く実感していた。

▲北斗第五病院の職員による慎重な手術

「高精度の宇宙灯台をどうやって作るのか？誰がその位置を測定するのか？安定性をどうやって維持するのか？複数の衛星を安全かつ確実に動作させるのか？」謝軍氏はこう語った。この「4つの質問」は、衛星本体の構造、全体的な航法技術、コアとなる単体機の開発、そして独自のイノベーションのブレークスルーという4つの側面に関わるものです。北斗のローカライズへの道のりは険しいものだった。しかし、3世代にわたる北斗システムの探求と実践を経て、ついに時代のニーズに応え、輝かしい成果を上げた。

「国産化は北斗1号の太陽光パネルから始まった。」北斗1号の主任設計者である范本耀院士は、北斗1号システムの構築中、外国が我々の技術を妨害し、重要な単体機器や部品が一部の国によって「封じ込められた」ことを回想した。しかし、当時の国内部品メーカーはまだ成熟しておらず、北斗1号の開発は試行錯誤を通してのみ開始できたのである。

「当時、北斗は『蟹を食べる』最初の企業であり、思い切って挑戦した」と范本耀氏は語った。東方紅3号プラットフォームの出現であれ、その長寿命に影響を与える3つの主要コンポーネントであれ、北斗1号は自立した企業精神で衛星の最も基本的な問題を解決した。電力分配用のソーラーパネルは、衛星に光を電気に変換するコンポーネントを提供するとともに、制御システムの回転機構も提供する。これらの主要製品の現地生産化により、北斗衛星は「中国らしい体格」を持つようになった。

その後のローカライズ調査はさらに困難を極めた。

北斗2号は外国の技術封鎖を突破し、総合的な航法衛星技術や高精度宇宙搭載原子時計に代表される数々の重要技術を獲得し、衛星航法システムの「心臓部」が「中国の心臓の鼓動」を刻むことを可能にした。

北斗3号は、革新と発展の新たな旅路に乗り出しました。第五研究院の衛星チームは、高中軌道における衛星間リンクのための世界初の新しいハイブリッドシステムを先導的に提案し、衛星間リンクネットワークプロトコル、独立した軌道決定、独立した知的財産権を持つ時刻同期などのシステムソリューションを構築し、国内のギャップを埋めました。また、開発、検証から応用まで、コンポーネントの国産化のための統合システムを確立し、コアコンポーネントの輸入と管理に対する長年の依存を完全に打破しました。

北斗3号開発チームの科学研究者による紹介北斗3号システムには、主に3つの特長があります。

まず、新たな技術革新によって、無制限の接続が可能になった。我が国の北斗システムは、米国のGPSのように世界中に地上局を設置することができないため、海外衛星のデータ伝送チャネルの問題を解決するために、第五研究院の北斗3号開発チームは、衛星間リンク技術を習得し、衛星間および衛星・地上間の伝送機能を統合した設計を採用することで、衛星間、および衛星・地上間のリンク相互運用性を実現しました。

つまり、地球の反対側にある北斗衛星は「見えない」ものの、北斗衛星間の衛星間リンクを使って通信することは可能です。衛星間リンク技術を用いることで、衛星同士が通信してデータを送信できるだけでなく、互いの距離を測定して自動的に「隊形を維持する」ことも可能になり、地上管理や保守の負担を軽減できます。衛星間リンク技術の応用においては、衛星による海外監視のために地上局を世界中に展開できないという問題を解決するために、新しいネットワークプロトコル、管理戦略、ルーティング戦略が設計されており、これは北斗全地球航法システム構築における重要な特徴となっています。

　　第二に、新技術によって衛星の寿命が長くなる。「北斗はオープンシステムです。中国の北斗は世界の北斗でもあります。中国の衛星航法技術の開発は、国家経済にとって重要なインフラであり、全人類に時間と空間の座標を提供するインフラでもあります。サービスの継続性と安定性は非常に重要です。」第五研究院の北斗3号衛星の最高司令官であるチー・ジュン氏は、都市生活に水道や電気の停電が影響するように、衛星航法サービスが中断されると、国と社会の正常な運営に大きな影響が出ると述べました。そのため、衛星航法の信頼性と継続性には厳しい設計要件が課せられています。

衛星軌道上サービスの信頼性を向上させるため、北斗3号は数々の信頼性対策を採用し、衛星の設計寿命を12年に延長することで、国際航法衛星の先進レベルに達し、北斗システムのサービスの継続性と安定性に対する基本的な保証を提供している。

　　第三に、この新しい「成果物」によって、サービスは「エラーゼロ」になる。サービスの精度を向上させるため、北斗3号には新世代の原子時計が搭載されており、原子時計の指標を改善することで衛星の性能とユーザーエクスペリエンスが向上しています。原子時計は、原子遷移周波数の安定した特性を利用して、生成される時刻の精度を保証します。現在、世界には主にルビジウム原子時計、水素原子時計、セシウム原子時計などがあります。我が国の北斗衛星はルビジウム原子時計を使用していますが、より高性能な国産の新開発水素原子時計も搭載しています。水素原子時計はルビジウム原子時計よりも質量と消費電力が大きいものの、安定性とドリフト率が優れています。ルビジウム原子時計と比較すると、我が国は開発が遅れていました。2015年、我が国が開発した水素原子時計は、軌道上での最初の適用が検証され、北斗全地球航法システム向けの技術探査が行われました。現在まで、その機能と性能は非常に安定しています。宇宙搭載型水素原子時計の軌道上での応用は、北斗衛星測位システムの「毎秒正確な」航法・測位を実現する上で重要な役割を果たしている。

「『星星』はローカライゼーションの観点から傑作です。独自の知的財産権とコア技術を有し、北斗衛星測位システムのスタンドアロンと主要要素を備えています。」デバイスの現地化率は100%に達した。謝軍氏は、中核技術の制御可能性が中国の宇宙産業の革新的な発展の鍵であると述べた。。

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