從“指南針”到“北斗”
轉載自(zi): 《光(guang)明日報》(2023年12月(yue)17日 01版(ban)) 2024-01-10 15:08:49
在無際荒(huang)原里跋(ba)涉,在蒼茫(mang)大海上泛(fan)舟,人們(men)最(zui)擔心的是(shi)什么?迷失方向!
曾經,人類辨別方向的辦法,只有仰望天空。可當風雨呼嘯、晦暗不明之際,又該怎么辦?好在,中國發明了指南針。
第一枚指南針什么樣?中國科學院自然科學史研究所里有一個復原模型:其形如勺,其色烏黑,其性為磁,其名——司南。
約公元前7世紀前后,中國人就發現磁石不一般。《管子》這樣描述:“上有慈(磁)石者,下有銅金。”春秋末年的《關尹子》中寫道:“磁石無我,能見大力。”至秦漢,方士登場。他們利用磁石吸鐵的特性,制作出“磁石門”、磁“斗棋”等“奇妙之術”獻于皇帝,甚至將磁石用于殯葬招魂。后世有學者推測,正是在這一階段,“磁性指極”的秘密被窺破,指南針的前身——司南,誕生了!
東漢王充在《論衡》中解密了司南的神奇:“司南之杓,投之于地,其柢指南。”20世紀20年代,史學家張蔭麟提出,這應當是中國人最早的磁石指向器。此后,文博專家王振鐸據此提出了“司南”的復原方案,制作出實物模型,得到后世的普遍認同。
然而,磁石(shi)(shi)并(bing)不(bu)常見,能用來制(zhi)作(zuo)指(zhi)向(xiang)器的更是(shi)稀(xi)少,如何(he)能飛(fei)入尋常百姓家?到(dao)了晚唐,困局終于被打開(kai)——人(ren)們發現(xian),用磁石(shi)(shi)摩擦能磁化鐵(tie)針(zhen)(zhen)——這樣(yang)做,不(bu)消(xiao)耗(hao)磁石(shi)(shi),指(zhi)南針(zhen)(zhen)可以批量制(zhi)作(zuo)了!
晚唐以降,指南針一定已經普及,成了時髦的探險裝備。志怪小說家段成式的作品就有記載:“勇帶綻針石,危防丘井藤”。
南宋名臣文天祥在《揚子江》一詩中寫道:“臣心一片磁針石,不指南方不肯休。”意思是我的心就像磁針一樣,不指向南方就絕不肯罷休,表達了作者永遠忠于國家的拳拳情懷。
與陸地相比,在毫無參照物的海上,指南針的作用更加凸顯。宋代,指南針與方位盤組合在一起,誕生了羅盤。當時的文獻記載——廣州航海從業者“舟師識地理,夜則觀星,晝則觀日,陰晦觀指南針”;浙江海商“全憑指南針,或有少差,即葬魚腹”。
帶(dai)著航船(chuan)乘風破浪,羅(luo)盤(pan)自己也開始(shi)了(le)“遠行”——從宋(song)代開始(shi),阿拉伯人(ren)將(jiang)指(zhi)南針和羅(luo)盤(pan)的(de)知識傳往歐洲;1190年,英國(guo)人(ren)尼坎姆首次提到磁(ci)極(ji)性和磁(ci)感應,這比中國(guo)人(ren)晚了(le)一個世紀!
小小指針,改變了世界的樣貌——
印度、波斯、大食……海上絲綢之路商船往來,瓷器、絲綢、香料傳到西亞、北非,奇花異種、珍禽名獸現身中土;達·伽馬、哥倫布、麥哲倫,歐洲冒險家們揚帆遠行,開啟地理大發現的時代……近代史的大幕徐徐打開,大洲間的“孤立”狀態被打破,人類這時才確信,原來地球真的是圓的。“導致歐洲快速崛起的四項重要發明——印刷術、火藥、造紙術和指南針都是由中國發明的!”英國科學家李約瑟在《中國科學技術史》中這樣寫道。
然而,近代以來,由于閉關鎖國,在問天尋路方面我們落后了……
工業文(wen)明時代,以無線電為(wei)媒介的無線電導航和(he)不依賴外(wai)部手段(duan)的慣(guan)性導航出(chu)現;1957年10月,蘇(su)聯成功發射第一顆人造地球衛(wei)星(xing),衛(wei)星(xing)導航時代也隨之開(kai)啟——20世紀中后期,美國全球定位(wei)系統(tong)(GPS)在美建成,蘇(su)聯有(you)了格(ge)洛納斯(si)系統(tong),歐盟則著手發起伽(jia)利略計劃。
北斗(dou)全球組網示意圖(tu)(動畫演示)。新華(hua)社發(fa)
新中國成立后,不甘落后的中國人開始奮起直追。
1994年,中國獨立自主的北斗衛星導航系統開始研制發展,2000年,北斗一號系統建成。然而,嚴峻的現實擺在眼前——當時,最適合衛星導航的信號“黃金頻段”大多已被美俄占用,僅剩兩小段,由各國平等申請,先到先得。但國際電聯規定,一旦申請,必須在7年內發射導航衛星并成功播發導航信號,逾期失效。
為保住這一頻段“窗口”,北斗開啟了長達7年的全系統攻關。
2007年2月底,衛星研制完成;4月14日,衛星發射成功……3天后,當導航信號清晰回傳時,距離我國導航頻段資源失效“倒計時”已經不到4個小時!最后時刻,“壓哨破門”!北斗,拿到了進軍全球衛星導航系統的“入場券”!
2012年(nian)(nian),北(bei)斗二號系(xi)統(tong)(tong)建成,開(kai)始服務亞太;2020年(nian)(nian),北(bei)斗三號全球衛(wei)星導航系(xi)統(tong)(tong)正式開(kai)通。
于是,牧民坐在家里,點(dian)點(dian)手機,足不出戶(hu)也能放牧了——給幾百峰(feng)駱駝(tuo)戴上(shang)(shang)北(bei)斗(dou)衛星(xing)導航(hang)項圈,“每峰(feng)駱駝(tuo)在哪兒(er)看(kan)得真真的(de)”。海上(shang)(shang)遇險無援手,沒有信號怎么辦?北(bei)斗(dou)終端已成很多漁民出海的(de)“標配”,帶(dai)上(shang)(shang)這(zhe)個“護身符”,“不用(yong)任(ren)何手機信號,只要按(an)一下,就能立即啟動(dong)報(bao)警、發出定位”。是的(de),天邊(bian)的(de)北(bei)斗(dou)就在我(wo)們身邊(bian)。
如今,北斗的“朋友圈”已遍布全球200多個國家和地區,每天北斗定位服務的使用量就超過3600億次!
在科威特,北斗輔助建造300米高的科威特國家銀行總部大樓,縱向垂直精度得以保證;在阿聯酋,北斗系統和物聯網技術被用于鐵路工程設備監測、物料和人員管理,分分秒秒實現精準調度;在塔吉克斯坦,水利人員利用北斗系統實時監測薩雷茲湖大壩形變,精度毫米不差……
這幾年,北斗還與GPS、伽利略、格洛納斯三大全球衛星導航系統“手拉起手”,合作打造兼容使用、精度更高的衛星集群。半個多月前,北斗正式加入國際民航組織標準,成為全球民航通用的衛星導航系統。此前,國際民航客機的導航名單里,只有GPS!
“四(si)大衛(wei)星導航(hang)系統間(jian)并不(bu)是有(you)些人認為的‘競爭關(guan)系’,更多的是攜手為全(quan)球用戶提供更精確、更可靠的定位導航(hang)服務,促進世界互聯互通。”中國衛(wei)星導航(hang)系統管理辦公室原(yuan)主任冉承其(qi)這番話(hua)坦誠而有(you)力。