Kennen Sie die Geschichte hinter dem Beidou-Satelliten?

Vom erfolgreichen Start des ersten BeiDou-1-Versuchssatelliten im Oktober 2000 bis zum Start des letzten BeiDou-3-Weltnetzwerksatelliten am 23. Juni 2020 hat China in 20 Jahren 44 BeiDou-Versuchssatelliten und 55 BeiDou-2- und -3-Netzwerksatelliten ins All gebracht und damit die Ära der chinesischen „StarNet“-Weltnavigation eingeläutet. Kürzlich interviewte „Face to Face“ Xie Jun, den Chefdesigner des Navigationssatelliten Beidou-3, um die Geschichte hinter dem Beidou-Satelliten zu erzählen.

Drei Jahre dauerte es, die technischen Schwierigkeiten zu überwinden , und der Start war nur zwei Stunden vor Ablauf der Frist erfolgreich.

Im Jahr 2004 wurde das Satellitennavigationssystem BeiDou-2 offiziell eingeführt. Xie Jun verfügt über 22 Jahre Berufserfahrung und war an der Entwicklung vieler Großprojekte beteiligt. Er fungiert als Chefdesigner des Satellitensystems Beidou-2. Er erinnerte sich: „Die Zeit von 2004 bis 2007 war wahrscheinlich die schwierigste für mich als Chefdesigner.“

Das Satellitennavigationssystem BeiDou-2 basiert auf BeiDou-1. Das Angebot wurde von der Bereitstellung von Diensten ausschließlich für China auf die gesamte Region Asien-Pazifik ausgeweitet. Es erfordert die Unterstützung von 14 Satelliten und muss außerdem einige grundlegende Probleme überwinden.

Gemäß den ITU-Vorschriften sind die Frequenzressourcen und die Ressourcen für die Orbitalposition von Navigationssatelliten jedoch auf 7 Jahre ab dem Datum der Antragstellung begrenzt und verlieren automatisch ihre Gültigkeit, wenn diese Frist überschritten wird. Dies bedeutete, dass ihm und seinem Team nur drei Jahre Zeit blieben, um die grundlegenden Probleme zu lösen und den Satelliten vor dem 17. April 2007 ins All zu schicken.

Am frühen Morgen des 14. April 2007 wurde der erste Testsatellit des BeiDou-2-Systems in einer mittleren Erdumlaufbahn erfolgreich ins All gestartet. Bis zur Erfüllung der ITU-Vorschriften ist dies jedoch noch ein entscheidender Schritt.

Xie Jun sagte, dies sei eine riskante, aber erfolgreiche Entscheidung gewesen. „Ich denke, es war auch ein gewisses Glückselement. Wir müssen den Mut haben, Verantwortung zu übernehmen, dürfen aber nicht blind sein. Wir benötigen noch viele experimentelle Daten aus der Praxis, um unsere Annahmen zu untermauern.“

Xie Jun: Wir müssen nicht nur den Satelliten starten, sondern auch die vom Satelliten übertragenen Funksignale zur Erde übertragen und dort empfangen. Bevor die Mikrowellenkomponenten eines Satelliten in den Weltraum geschossen werden, kann es sein, dass sie am Boden etwas Feuchtigkeit mit sich führen. Bevor die Feuchtigkeit vollständig freigesetzt wird, kann es durch ein Mikrowellenphänomen zu Entladungen kommen, die die Oberfläche des Geräts verbrennen und möglicherweise die Funktion des Produkts beeinträchtigen.

Am 16. April 2007 um 20:14 Uhr traf Xie Jun eine entscheidende Entscheidung und ordnete das Einschalten der Nutzlastprodukte des Testsatelliten an. Eine Stunde und 32 Minuten später empfing das Bodensystem das vom Satelliten ausgesendete Navigationssignal korrekt. Zu diesem Zeitpunkt waren es nur noch zwei Stunden bis zum Ablaufdatum des von der ITU festgelegten Weltraumfrequenzantrags.

Xie Jun sagte, dies sei eine riskante, aber erfolgreiche Entscheidung gewesen. „Ich denke, es war auch ein gewisses Glückselement. Wir müssen den Mut haben, Verantwortung zu übernehmen, dürfen aber nicht blind sein. Wir benötigen noch viele experimentelle Daten aus der Praxis, um unsere Annahmen zu untermauern.“

Importierte Atomuhren konnten nicht rechtzeitig geliefert werden, daher produzierten sie Chinas eigene Atomuhren

Vom Beginn des Projekts im Jahr 2004 bis zu seiner Fertigstellung im Jahr 2012 wurde die Positionsgenauigkeit des Satellitennavigationssystems BeiDou-2 von 20 bis 30 Metern für BeiDou-1 auf 10 Meter für die horizontale und vertikale Positionierung verbessert und kam damit dem damaligen zivilen GPS-Standard nahe. Zur Verbesserung der Positionsgenauigkeit ist die Unterstützung einer Reihe von Schlüsseltechnologien und -komponenten auf dem Satelliten erforderlich, darunter die Atomuhr, die als „Herz des Navigationssatelliten“ bezeichnet wird.

Im Jahr 2006 wäre das Bauprojekt von BeiDou-2 beinahe abgebrochen worden, da importierte Atomuhren nicht rechtzeitig geliefert werden konnten. Dieser Vorfall verletzte Xie Jun zutiefst. Ihm war klar, dass China als große Weltraummacht über ein unabhängiges Zeit- und Frequenzreferenzsystem verfügen muss, wozu die Überwindung der technischen Schwierigkeiten von Atomuhren erforderlich ist.

Xie Jun: Als das Projekt gestartet wurde, habe ich mich gefragt, wie es überhaupt fertiggestellt werden könnte. Mehrere unserer Einheiten stießen bei der Herstellung von Atomuhren für BeiDou-2 auf große Schwierigkeiten. Wenn die Atomuhren zum Satelliten geliefert werden mussten, mussten wir sie oft in Eile fertigstellen und konnten sie nicht rechtzeitig ausliefern.

Die ersten damals entwickelten Satelliten-Atomuhren hatten im Betrieb oft plötzliche Signalsprünge und eine sehr schlechte Genauigkeit. Xie Juns Hauptfach war nicht die Atomuhrforschung, deshalb konnte er nur an vorderster Front bleiben, Probleme mit Experten für die Entwicklung von Atomuhren analysieren und jede erdenkliche Möglichkeit ausprobieren, Schwierigkeiten zu überwinden. Drei Jahre später überwanden sie die Hürde der Atomuhrentwicklung.

Die Atomuhr, die derzeit von den Beidou-Satelliten verwendet wird, weist eine Zeitgenauigkeit auf, die einem Fehler von nur 1 Sekunde in 3 Millionen Jahren entspricht und damit Weltklasseniveau erreicht.

„Um zu den großen Projekten des Landes beizutragen, müssen wir unsere Arbeit gut machen“

Nach Abschluss des Baus des Beidou-2-Systems übernahm Xie Jun seine Tätigkeit als stellvertretender Chefdesigner des Beidou-3-Projekts und Chefdesigner des Beidou-3-Navigationssatelliten. Während dieser Zeit arbeitete Xie Jun lange Zeit ununterbrochen und wurde auf dem Satellitenstartplatz dreimal ohnmächtig. Jedes Mal, wenn er aufwachte, eilte er sofort zurück zu seinem Posten.

Xie Jun erinnerte sich: „An einem Silvesterabend waren wir bei der Arbeit und aßen Knödel in der Cafeteria. Als wir aßen, ging niemand, also gingen wir sofort zurück, um es zu testen.“

Xie Jun: Der Prozess war nicht einfach, aber jeder war der Meinung, dass er zu den großen Projekten des Landes beitragen könne und seine Arbeit gut machen müsse.

Am 23. Juni 2020 wurde der letzte Beidou-3-Netzwerksatellit erfolgreich gestartet und das globale Beidou-Netzwerk fertiggestellt. Die Lokalisierungsrate aller Beidou-3-Satelliten ist von 80 % auf 100 % gestiegen, womit China nach den USA und Russland das dritte Land der Welt ist, das über ein globales Satellitennavigationssystem verfügt.

Gleichzeitig starteten Xie Jun und sein Team die Demonstration des Konstruktions- und Entwicklungssystems für das Beidou-System der nächsten Generation und begannen, sich mit Schlüsseltechnologien auseinanderzusetzen. Bis 2035 werden sie ein landesweites umfassendes Zeit-, Navigations- und Positionierungssystem mit dem Beidou-System als Kern entwerfen und bauen.

Xie Jun: Derzeit können Benutzer grundsätzlich gute Navigations-, Positionierungs- und Zeitdienste auf der Oberfläche und in einem Umkreis von 1.000 Kilometern über der Oberfläche erhalten. Das nächste System wird sich mit höheren Räumen befassen. In Bezug auf die Positionierungsgenauigkeit müssen wir Navigationsanforderungen im Zentimeterbereich erfüllen, wie sie heute jeder beim autonomen Fahren erwartet.