北斗三號全球短報文助力空間科學(xué)探測

          作為國家重要的空間基礎(chǔ)設(shè)施，北斗系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。相比其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)有著自己的“獨門絕技”：那就是短報文通信。應(yīng)用北斗短報文通信功能，即便是在通訊中斷、電力中斷的緊急情況下，可以使用衛(wèi)星信號傳輸信息，實現(xiàn)通信和定位。北斗短報文功能已長期應(yīng)用于防災(zāi)救災(zāi)、體育賽事、電網(wǎng)監(jiān)管等多個領(lǐng)域。隨著北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建成開通，其提供的全球短報文通信服務(wù)領(lǐng)域再創(chuàng)先河……不久前，中國的天文學(xué)家們就收到了北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)來的“宇宙信息急件”。 

　　北京時間2021年1月20日15時11分52秒，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“準實時”將GECAM衛(wèi)星探測到的伽馬射線暴觀測警報下傳至其科學(xué)運行中心，揭開了北斗三號系統(tǒng)全球短報文服務(wù)應(yīng)用于空間科學(xué)與宇宙探測的序幕。 

　　通常情況下，衛(wèi)星上探測得到的天文現(xiàn)象和天文數(shù)據(jù)，只有通過地面的接收天線下傳到地面后，地面人員才能進一步分析處理，需耗時幾個小時甚至更久，而神秘的天文信號往往轉(zhuǎn)瞬即逝，這樣滯后的操作，有可能會喪失科學(xué)發(fā)現(xiàn)的機會。 

GECAM衛(wèi)星應(yīng)用北斗三號系統(tǒng)全球短報文通信功能傳遞信號

　　引力波暴高能電磁對應(yīng)體全天監(jiān)測器（“懷柔一號”極目望遠鏡，簡稱GECAM）作為北斗三號系統(tǒng)全球短報文服務(wù)的首個衛(wèi)星試驗用戶，是我國首個具有即時下行觀測數(shù)據(jù)能力的空間天文望遠鏡。GECAM衛(wèi)星包含兩顆微小衛(wèi)星，它們上天后逐漸分開，分別處于地球的兩端，可以全天候無死角地監(jiān)測整個天區(qū)，很好地捕捉宇宙中稍縱即逝的光，即引力波高能電磁對應(yīng)體事件。 

　　通過應(yīng)用北斗系統(tǒng)短報文通信功能，GECAM的兩顆衛(wèi)星不管誰接收到信號，都會立即通知就近的北斗衛(wèi)星，信號會迅速接力到離地面站最近的衛(wèi)星發(fā)布，這大大加速了太空中天文觀測數(shù)據(jù)的傳遞。從衛(wèi)星探測到信號到科學(xué)家接收到數(shù)據(jù)僅僅需要不到1分鐘的時間，這就為我們探測這些信號以及引導(dǎo)全球后隨觀測贏得了寶貴的時間。 

　　GECAM衛(wèi)星發(fā)射至今僅僅2個月的時間，還處于在軌測試階段，已經(jīng)通過北斗三號系統(tǒng)全球短報文通信功能向地面發(fā)送了12個伽馬射線暴、9個磁星爆發(fā)，以及多個其他類型的天體活動的信息，平均延時只有20秒左右，并發(fā)布了10個GCN（Gamma-ray Burst Coordinates Network，GCN，國際伽馬暴協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)）通告和1個Atel（The Astronomer's Telegram，天文快報）通告。GCN和Atel都是天文學(xué)家常用的信息發(fā)布網(wǎng)絡(luò)，用于向全球共享天體活動信息，引導(dǎo)隨后觀測。這是人類第一次使用導(dǎo)航衛(wèi)星傳遞宇宙中的神秘信號，開啟了北斗系統(tǒng)服務(wù)于空間科學(xué)研究的新時代。 

　　GECAM的成功，表明北斗三號系統(tǒng)全球短報文服務(wù)在空間科學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景。據(jù)悉，我國正在研制的愛因斯坦探針（EP）衛(wèi)星、增強型X射線時變與偏振（eXTP）空間天文臺等也計劃利用北斗三號系統(tǒng)的全球短報文功能，以便快速向國內(nèi)外天文學(xué)家發(fā)布有關(guān)宇宙天體爆發(fā)活動的關(guān)鍵信息，引導(dǎo)其他設(shè)備開展后隨觀測。未來，隨著北斗短報文通信服務(wù)能力的進一步提升，北斗系統(tǒng)將會在探索宇宙中發(fā)揮更加重要的作用。