北斗衛星の裏話をご存知ですか？

中国は、2000年10月に最初の北斗1号実験衛星の打ち上げに成功して以来、2020年6月23日に最後の北斗3号グローバルネットワーク衛星を打ち上げるまで、20年間で44機の北斗実験衛星と55機の北斗2号および3号ネットワーク衛星を宇宙に打ち上げ、中国の「スターネット」世界ナビゲーションの時代を切り開いた。最近、「Face to Face」は北斗3号航法衛星の主任設計者謝軍氏にインタビューし、北斗衛星の背景について語ってもらった。

技術的な困難を克服するのに3年かかり、締め切りのわずか2時間前に打ち上げは成功した。

2004年に、北斗2号衛星ナビゲーションシステムが正式に開始されました。謝軍氏は22年の職務経験を持ち、数多くの主要プロジェクトの開発に携わっており、北斗2号衛星システムの主任設計者を務めている。 「2004年から2007年は、チーフデザイナーとしての私にとっておそらく最も困難な時期でした」と彼は回想する。

北斗2号衛星ナビゲーションシステムは北斗1号をベースにしています。中国のみのサービス提供からアジア太平洋地域をカバーするように拡大されました。 14 基の衛星のサポートが必要であり、いくつかの基本的な問題を克服する必要もあります。

ただし、ITU規則により、航法衛星の周波数資源と軌道位置資源は申請日から7年間に制限されており、期限を過ぎると自動的に無効になります。つまり、彼と彼のチームには、根本的な問題を解決し、2007 年 4 月 17 日までに衛星を宇宙に送り出すのにわずか 3 年しか残されていなかったのです。

2007年4月14日早朝、北斗2号システムの最初の中軌道試験衛星が宇宙に打ち上げられました。しかし、これはまだ ITU 規制を満たすための重要なステップです。

謝軍氏は、これはリスクはあったが成功した決断だったと語った。 「ある程度の幸運の要素があったと思います。責任を取る勇気は必要ですが、盲目になってはいけません。それを裏付ける地上実験データがまだたくさん必要です。」

謝軍：衛星を打ち上げるだけでなく、衛星が運ぶ無線信号を地上に送信し、受信する必要もあります。衛星のマイクロ波部品が宇宙に打ち上げられる前に、地上でいくらかの水分を運んでいる可能性があります。水分が完全に放出される前に、マイクロ波現象により放電が発生し、デバイスの表面が焼け、製品の機能に影響を及ぼす可能性があります。

2007年4月16日20時14分、謝軍は決断を下し、試験衛星の搭載製品の電源を入れるよう指示した。 1時間32分後、地上システムは衛星から送信されたナビゲーション信号を正しく受信しました。この時点で、ITUが定める宇宙周波数申請の有効期限まで残り2時間となっていた。

謝軍氏は、これはリスクはあったが成功した決断だったと語った。 「ある程度の幸運の要素があったと思います。責任を取る勇気は必要ですが、盲目になってはいけません。それを裏付ける地上実験データがまだたくさん必要です。」

輸入した原子時計は納期に間に合わなかったため、中国独自の原子時計を製造した。

2004年のプロジェクト開始から2012年の完了まで、北斗2号衛星ナビゲーションシステムの測位精度は、北斗1号の水平・垂直測位ともに20～30メートルから10メートルに向上し、当時の民間GPS規格に近づきました。測位精度を向上させるには、「航法衛星の心臓部」として知られる原子時計を含む、衛星上のいくつかの重要な技術とコンポーネントのサポートが必要です。

2006年、輸入した原子時計が予定通りに納品されなかったため、北斗2号の建設プロジェクトは中止寸前となった。この事件は謝軍氏を深く傷つけた。彼は、中国は宇宙大国として、独自の時間と周波数の基準システムを持つ必要があり、そのためには原子時計の技術的な困難を克服する必要があることを認識した。

謝軍：プロジェクトが立ち上がったとき、どうすればこれが完成するのか疑問に思いました。私たちの部隊のいくつかは、北斗2号用の原子時計を製造する際に大きな困難に直面しました。原子時計を衛星に届ける必要があるときは、いつも急いで完成させなければならず、時間通りに届けられないことがよくありました。

当時開発された最初の衛星原子時計製品は、動作中に突然の信号ジャンプが発生することが多く、精度が非常に低かった。謝軍の専攻は原子時計の研究ではなかったため、彼は最前線に留まり、原子時計開発の専門家とともに問題を分析し、困難を克服するためにあらゆる可能な方法を試すことしかできませんでした。 3年後、彼らは原子時計開発のハードルを乗り越えました。

現在、北斗衛星に使用されている原子時計の計時精度は300万年に1秒の誤差に相当し、世界トップクラスに達している。

「国の主要プロジェクトに貢献するためには、我々は仕事をしっかりやらなければならない」

謝軍氏は北斗2号システムの構築を完了した後、北斗3号プロジェクトの副主任設計者および北斗3号航法衛星の主任設計者として勤務し始めた。この間、謝軍は長時間連続して作業を続け、衛星発射場で3回も失神した。彼は目が覚めるたびに、すぐに自分の持ち場に急いで戻った。

謝俊さんは、「ある大晦日、私たちは職場で食堂で餃子を食べていました。食べている間、誰も帰らなかったので、すぐにテストに戻りました」と回想する。

謝軍：プロセスは簡単ではありませんでしたが、全員が国の主要なプロジェクトに貢献できると感じ、自分の仕事をしっかりやらなければならないと感じていました。

2020年6月23日、最後の北斗3号ネットワーク衛星の打ち上げに成功し、北斗グローバルネットワークが完成しました。北斗3号衛星の位置特定率は80％から100％に向上し、中国は米国とロシアに次いで世界で3番目にグローバル衛星ナビゲーションシステムを持つ国となった。

同時に、謝軍氏と彼のチームは次世代北斗システム構築・開発システムの実証を開始し、重要な技術に取り組み始めた。 2035年までに、北斗システムを中核とする国家総合タイミング・ナビゲーション・測位システムを設計・構築する予定。

謝軍：現在、ユーザーは基本的に地表および地表から 1,000 キロメートルの範囲内で、良好なナビゲーション、測位、およびタイミング サービスを利用できます。次のシステムはより高い空間に対応します。測位精度の面では、今誰もが期待している自動運転など、センチメートルレベルのナビゲーション要件を解決する必要があります。