每经编辑｜陈志远    

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星辰(chen)之眼(yan)的崛起：从军事(shi)绝(jue)密(mi)到全球脉(mai)动

在浩瀚无垠的宇(yu)宙(zhou)深(shen)处(chu)，人(ren)类仰(yang)望星空，曾(ceng)几何(he)时，它(ta)们仅仅是(shi)夜(ye)空中(zhong)闪烁的(de)神秘(mi)光(guang)点(dian)，承载着古老的传说(shuo)与无(wu)尽的遐想(xiang)。而如(ru)今，一部分(fen)星辰，化(hua)身(shen)为(wei)我(wo)们星(xing)球上(shang)最可(ke)靠的“眼睛(jing)”，它们(men)组成(cheng)了“美国十(shi)次导航(hang)系(xi)统”，我们更熟(shu)悉的称(cheng)谓是(shi)全球定位系(xi)统(tong)（GPS）。这(zhe)套系统(tong)并(bing)非一(yi)夜(ye)之间(jian)横空出(chu)世(shi)，而是(shi)历经(jing)数十载的科技(ji)积(ji)淀、战(zhan)略远(yuan)见(jian)与不懈努(nu)力的结(jie)晶。

GPS的(de)起(qi)源(yuan)，可以(yi)追(zhui)溯到(dao)冷(leng)战时期那个(ge)充满(man)军事(shi)对(dui)抗与(yu)科技(ji)竞赛的(de)年(nian)代。1957年，苏(su)联发(fa)射了第一颗人(ren)造卫星“斯普(pu)特(te)尼克(ke)1号”，这一事(shi)件如同(tong)一记(ji)重(zhong)锤，敲(qiao)响(xiang)了美国(guo)在太(tai)空竞(jing)赛中(zhong)的警钟(zhong)。美国科(ke)学家(jia)们(men)敏锐地(di)意识到，通(tong)过追(zhui)踪卫星(xing)的(de)运行轨迹(ji)，或许(xu)能够(gou)实现一(yi)种(zhong)革命性的导(dao)航(hang)方式(shi)。

早(zao)期，科学家们(men)发现，从地面接(jie)收到的卫(wei)星信(xin)号频(pin)率(lv)会因为(wei)多普(pu)勒(lei)效应(ying)而(er)发生(sheng)偏(pian)移，而(er)这(zhe)种偏移(yi)的程度与卫(wei)星的(de)相对(dui)速度(du)有(you)关。反过(guo)来，如(ru)果(guo)能够精(jing)确(que)测(ce)量(liang)卫星(xing)的运行(xing)轨道和速(su)度，那么(me)地面接(jie)收器就可(ke)以通(tong)过接收(shou)到的信号，精(jing)确地计算(suan)出自身的(de)地理位置(zhi)。这(zhe)个看似(shi)简单的原理，却(que)蕴含(han)着(zhe)改变世(shi)界格局的(de)巨大(da)潜力。

1973年，美(mei)国国防部(bu)整(zheng)合(he)了多(duo)个分(fen)散的卫星(xing)导航项目(mu)，正式启(qi)动了(le)“导(dao)航卫(wei)星系统”（NAVSTAR）项目，也就是我们今天(tian)所熟知的(de)GPS。这个项目(mu)的核心目(mu)标，是(shi)为(wei)了满(man)足(zu)当时(shi)军事领(ling)域(yu)对于(yu)高精(jing)度、全(quan)天候(hou)、全球(qiu)性导(dao)航(hang)定位能(neng)力(li)的(de)需(xu)求(qiu)。想(xiang)象一下(xia)，在广阔的战(zhan)场(chang)上，士(shi)兵、舰船、飞(fei)机(ji)乃至(zhi)精(jing)确制导弹药，如果能(neng)拥有(you)实(shi)时(shi)、精(jing)确(que)的(de)地理坐(zuo)标，将极大(da)地提(ti)升作(zuo)战的效(xiao)率和安(an)全(quan)性，甚至(zhi)能够(gou)直(zhi)接(jie)改变(bian)战役(yi)的走向。

GPS最初的设想，是一个(ge)高度机(ji)密的军(jun)事(shi)工程(cheng)，它(ta)承载着(zhe)国家(jia)安(an)全(quan)与军(jun)事(shi)优(you)势的(de)战(zhan)略考量。

从那(na)时起，一代(dai)又(you)一代的(de)GPS卫星(xing)被(bei)设计、制(zhi)造(zao)并(bing)送入(ru)太空(kong)。这(zhe)些卫星(xing)并非(fei)静止(zhi)不动，它们运行在距离(li)地球表(biao)面(mian)约20,200公里(li)的轨(gui)道(dao)上，以每秒约3.87公里(li)的(de)速(su)度绕地(di)球(qiu)飞行(xing)。为了保证(zheng)全球(qiu)范围(wei)内的连续覆(fu)盖，GPS星座由至(zhi)少(shao)24颗运行中的卫(wei)星(xing)组成(cheng)，并辅以几颗备用卫(wei)星，它(ta)们分(fen)布在(zai)六个不同的(de)轨(gui)道平面(mian)上(shang)，确(que)保(bao)在任何时(shi)间(jian)、任何地(di)点，地面上(shang)都能(neng)至(zhi)少接收到四颗卫星的(de)信号(hao)。

这四颗卫(wei)星构(gou)成了实现三维定(ding)位(wei)（经(jing)度(du)、纬度(du)、高(gao)度(du)）和(he)精(jing)确(que)时(shi)间(jian)同步（同步所有接收器(qi)的时钟）的(de)最小(xiao)集。

GPS的(de)运作(zuo)原(yuan)理(li)，可以类比(bi)于“测量距离”。每(mei)颗GPS卫(wei)星都(dou)在(zai)不断(duan)地(di)广播自己(ji)的(de)精(jing)确(que)位置(zhi)信(xin)息和(he)当(dang)前(qian)时间。地(di)面(mian)上(shang)的(de)GPS接收(shou)器（比(bi)如你的手(shou)机或车载导航(hang)仪）接收到至(zhi)少四颗(ke)卫星的(de)信号后(hou)，会(hui)测(ce)量从每(mei)颗(ke)卫星到接(jie)收(shou)器(qi)之(zhi)间的(de)信(xin)号传(chuan)播(bo)时(shi)间。由于电(dian)磁波的传播速(su)度是恒(heng)定的（光(guang)速(su)），通过“时(shi)间x速(su)度=距(ju)离”的公式(shi)，接收器就能计(ji)算出(chu)自(zi)己到(dao)每(mei)颗卫(wei)星(xing)的距离(li)。

有了三维空间(jian)中的三颗卫星(xing)及其距(ju)离(li)，就能确定(ding)接(jie)收器的(de)位置，而(er)第(di)四颗(ke)卫星(xing)则(ze)用于修(xiu)正接(jie)收器(qi)内部(bu)时钟(zhong)的(de)误(wu)差，并(bing)进一步提高定(ding)位精(jing)度。

GPS的(de)诞生(sheng)并(bing)非一帆(fan)风(feng)顺(shun)。早期，为(wei)了确保军事(shi)优势，美国(guo)国防(fang)部(bu)在GPS信号(hao)中加(jia)入(ru)了“选择(ze)性可用性(xing)”（SelectiveAvailability,SA）措施(shi)，人(ren)为(wei)地引(yin)入误(wu)差，使得(de)民用用(yong)户获得的(de)定位精(jing)度(du)远低于军(jun)用用户。这(zhe)种做法(fa)在(zai)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)上限(xian)制(zhi)了GPS在民(min)用领(ling)域的广泛应用。

但(dan)随着技(ji)术的(de)进步和国(guo)际合作的需要，1998年(nian)，时(shi)任(ren)美国总统克(ke)林(lin)顿(dun)宣布(bu)，从2000年5月1日起，永(yong)久关闭SA，向全球所(suo)有用户提供(gong)免(mian)费、高精度的GPS定(ding)位服务。这个(ge)决(jue)定(ding)，无(wu)疑(yi)是(shi)GPS发(fa)展史(shi)上的一个(ge)里程(cheng)碑(bei)，它(ta)如(ru)同(tong)为全球打(da)开(kai)了(le)一扇(shan)通往精准(zhun)世(shi)界的大(da)门，开(kai)启了GPS在民用领(ling)域的爆炸(zha)式增(zeng)长。

从(cong)最初只(zhi)服务(wu)于(yu)特定军事(shi)目的(de)的(de)“星辰(chen)之(zhi)眼”，到如今(jin)覆(fu)盖(gai)全(quan)球(qiu)、服务亿万(wan)用(yong)户(hu)的(de)“精(jing)准触(chu)角”，GPS的演(yan)变史，是(shi)一部科技进步(bu)与战略(lve)选择(ze)交(jiao)织的(de)宏大(da)叙事。它不仅是(shi)人(ren)类(lei)对太(tai)空探(tan)索(suo)的(de)伟大(da)成就(jiu)，更是(shi)对精确测(ce)量与(yu)全球互联的一次颠(dian)覆性实践(jian)。这套系(xi)统(tong)，以其隐秘而(er)强大的(de)力量(liang)，悄然(ran)编织起一张无(wu)形的(de)网，将地球(qiu)上的每一个角(jiao)落，都(dou)纳入了精(jing)准描(miao)绘的坐标(biao)之(zhi)中(zhong)，为即(ji)将(jiang)到(dao)来的(de)信息(xi)时(shi)代(dai)，奠定(ding)了最基(ji)础、也最关键(jian)的时空坐(zuo)标(biao)体(ti)系。

无(wu)处不在的(de)精(jing)准(zhun)：GPS如(ru)何重(zhong)塑我(wo)们的生活(huo)

当(dang)GPS的“选(xuan)择性(xing)可(ke)用性”被关(guan)闭的那(na)一(yi)刻，我们(men)所生活的世界，便(bian)被注(zhu)入了(le)一(yi)股前(qian)所未有的(de)精准(zhun)力量(liang)。这股(gu)力量，并非轰轰烈烈(lie)的革(ge)命，而是润物(wu)细(xi)无声(sheng)地渗透进我们(men)日常(chang)生活(huo)的(de)每(mei)一个(ge)角落，以(yi)一(yi)种(zhong)近乎(hu)“理所当然”的方式(shi)，悄然(ran)改(gai)变着世(shi)界的运行规则。从出(chu)行导航到(dao)农业生产，从金(jin)融交(jiao)易到灾(zai)难(nan)救援(yuan)，GPS的身(shen)影(ying)无(wu)处不(bu)在(zai)，它(ta)已(yi)成为现(xian)代社会不可(ke)或(huo)缺(que)的“基础(chu)设(she)施”。

最直观的改变，发生在(zai)出(chu)行领(ling)域。曾(ceng)经，陌生的(de)城市(shi)里，我们依(yi)赖纸质地图，小(xiao)心翼翼(yi)地(di)辨认(ren)路标(biao)，时常(chang)在十(shi)字路口徘徊。如(ru)今，只需轻(qing)点手(shou)机屏幕，语(yu)音提(ti)示便(bian)会清晰地(di)指引方向(xiang)，精准(zhun)的路(lu)线规划(hua)让(rang)我(wo)们告别(bie)迷路(lu)。车(che)载导航系(xi)统(tong)、手机App，它们(men)背后(hou)的(de)核(he)心技(ji)术，正(zheng)是GPS。

它(ta)不仅让我(wo)们(men)出(chu)行更便捷，更极大地(di)提升(sheng)了交通(tong)效(xiao)率(lv)。通(tong)过(guo)对(dui)海量(liang)车辆(liang)位置(zhi)数据的分(fen)析，交通部(bu)门(men)可(ke)以实(shi)时(shi)监控路(lu)况，优化(hua)信(xin)号灯(deng)配时，预测交通(tong)拥堵(du)，从(cong)而构建(jian)更智能(neng)、更流畅的交通网络(luo)。共(gong)享单(dan)车、网约车(che)等新(xin)兴行业(ye)的(de)兴(xing)起(qi)，也(ye)离不开(kai)GPS提供的(de)精(jing)准(zhun)定位服务。

GPS的(de)影响(xiang)力远不止(zhi)于出行。在农(nong)业领(ling)域(yu)，GPS正引领着一场(chang)“精准(zhun)农业(ye)”的革(ge)命。农民可以利(li)用GPS设备(bei)，在田间地(di)头(tou)绘制精(jing)确的(de)地图，标(biao)记不(bu)同区(qu)域的土(tu)壤(rang)类型(xing)、肥力状况(kuang)。结合GPS的(de)指导，拖(tuo)拉机(ji)可以按照(zhao)精(jing)确的路(lu)径进(jin)行播(bo)种、施(shi)肥(fei)和(he)喷洒农药(yao)，实现(xian)“按需(xu)施(shi)肥”、“精准(zhun)灌溉(gai)”，大(da)大减少(shao)了农药、化肥的(de)浪费，提(ti)高作物产(chan)量(liang)和(he)品(pin)质，同(tong)时保护(hu)了环境(jing)。

一些先(xian)进(jin)的农(nong)机甚(shen)至能够实(shi)现(xian)自(zi)动驾(jia)驶(shi)，在GPS的引(yin)导(dao)下(xia)，以毫(hao)米级的(de)精(jing)度进(jin)行作业，这在过(guo)去是难以想象(xiang)的。

工业(ye)生产与(yu)物流(liu)配送(song)，也因GPS而焕(huan)发(fa)新(xin)生。在制造(zao)业中，GPS可以(yi)用(yong)于(yu)资产(chan)追踪(zong)，精(jing)确(que)掌(zhang)握生产(chan)线上的零(ling)部件(jian)和半成(cheng)品的位(wei)置，优化生产流程。而(er)在(zai)庞大(da)而(er)复杂(za)的物流网(wang)络中(zhong)，GPS是实现高(gao)效运作的(de)“神经系统(tong)”。从集装箱(xiang)的实时追踪，到(dao)货车(che)的路线优(you)化(hua)，再(zai)到(dao)快递员(yuan)的(de)末(mo)端(duan)配(pei)送，GPS确(que)保了(le)货(huo)物能够(gou)安全(quan)、及(ji)时地(di)送(song)达目(mu)的地(di)。

这不(bu)仅降(jiang)低了运营(ying)成本(ben)，也(ye)提(ti)升(sheng)了(le)客户满意度。对(dui)于(yu)电(dian)商行(xing)业而(er)言(yan)，流(liu)畅的物流(liu)是其生命线，而(er)GPS正是这(zhe)条(tiao)生命(ming)线上(shang)的关(guan)键节点(dian)。

金(jin)融市场，这(zhe)个以(yi)毫秒(miao)计(ji)价(jia)的领域，同(tong)样离(li)不开(kai)GPS提供的超(chao)高精(jing)度(du)时钟同(tong)步。全球金融交(jiao)易的(de)每一次撮(cuo)合，都需要不同(tong)服务(wu)器之(zhi)间的(de)时(shi)钟(zhong)精准(zhun)对齐(qi)。GPS卫星(xing)上的(de)原子(zi)钟(zhong)，为全(quan)球(qiu)各地(di)的服务器提供(gong)了极度(du)精(jing)确的(de)时间(jian)信号。这(zhe)种(zhong)毫(hao)秒级(ji)的同步，确(que)保(bao)了(le)交(jiao)易的(de)公平性(xing)和(he)有序(xu)性，避免了(le)因时(shi)钟偏(pian)差而(er)可能引发(fa)的巨(ju)额损(sun)失。

可(ke)以说，GPS是支(zhi)撑现代金融体(ti)系(xi)稳健运(yun)行的(de)隐形(xing)基(ji)石(shi)之(zhi)一。

在科(ke)学研(yan)究和(he)环境保护方面(mian)，GPS同样功勋(xun)卓(zhuo)著(zhu)。地质(zhi)学(xue)家利(li)用(yong)GPS监测(ce)地壳板块(kuai)的(de)微(wei)小(xiao)移动，预(yu)测地震(zhen)风险；海(hai)洋学(xue)家(jia)利用(yong)GPS追(zhui)踪洋流(liu)和(he)船(chuan)只(zhi)的航(hang)行(xing)轨迹，研(yan)究气候(hou)变(bian)化(hua)；考(kao)古学家(jia)利(li)用GPS精(jing)确记(ji)录遗迹的坐(zuo)标，为历史(shi)研(yan)究提(ti)供宝(bao)贵的(de)地(di)理信(xin)息。在(zai)灾(zai)难救援中(zhong)，GPS能够(gou)帮助搜救人员(yuan)快速确定被困(kun)人员(yuan)的位(wei)置，制定(ding)最优的(de)救援(yuan)方案(an)，为生命争(zheng)取宝贵的时间(jian)。

当然，GPS并非(fei)完美无缺(que)。它容(rong)易(yi)受(shou)到信号(hao)遮挡(dang)（如(ru)高(gao)楼林立的城(cheng)市峡谷、隧(sui)道、室(shi)内）、电磁(ci)干(gan)扰等因素(su)的影响，在(zai)极端环境(jing)下(xia)，其精度(du)可能会(hui)下(xia)降。为(wei)此(ci)，各国也(ye)在不(bu)断发展和(he)完善(shan)自(zi)有(you)的卫(wei)星导航(hang)系统，如(ru)中(zhong)国的北(bei)斗（BeiDou）、欧(ou)洲的(de)伽利略（Galileo）、俄罗(luo)斯(si)的(de)格洛纳斯（GLONASS），并(bing)积(ji)极(ji)探索(suo)多系(xi)统融(rong)合，以(yi)提供更(geng)强(qiang)大、更(geng)可靠的定(ding)位(wei)服务。

但无论(lun)如何(he)，以美国十(shi)次导(dao)航(hang)系(xi)统为(wei)代表(biao)的卫(wei)星导航(hang)技术，已(yi)经(jing)如同一(yi)张无形而(er)坚韧的网(wang)，将(jiang)我们牢(lao)牢地固(gu)定(ding)在了(le)一个(ge)精确的(de)时(shi)空(kong)坐标之(zhi)上。它(ta)不仅仅是一种(zhong)技术，更是一种(zhong)基础设施，一种(zhong)现代文(wen)明的(de)底色(se)。它缩短了世(shi)界的距(ju)离(li)，加速(su)了信(xin)息的(de)流动(dong)，提(ti)高(gao)了生(sheng)产的(de)效率，保障(zhang)了社(she)会的安全，以一种深(shen)刻(ke)而持久(jiu)的(de)方(fang)式，重(zhong)塑(su)着我们(men)认识世界(jie)、改造(zao)世(shi)界(jie)的(de)能(neng)力，引(yin)领(ling)我们(men)迈(mai)向一个更加智(zhi)能(neng)、更加互(hu)联、更(geng)加精(jing)准(zhun)的(de)未来(lai)。

这颗颗星(xing)辰(chen)，不(bu)再只是(shi)夜(ye)空中遥(yao)远的闪(shan)光，而(er)是我们脚(jiao)下坚(jian)实(shi)而(er)精(jing)准的脉(mai)搏(bo)。

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图片来源：每经记者 陈启合 摄

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