衛(wèi)星導(dǎo)航靈感真的來自于第一顆人造地球衛(wèi)星嗎？

盡管現(xiàn)在美國GPS（全球定位系統(tǒng)）幾乎已經(jīng)成為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的代名詞，但是說到衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)展，還必須提到前蘇聯(lián)人類第一顆人造地球衛(wèi)星。1957年10月4日，原蘇聯(lián)發(fā)射了全世界第一個(gè)人造地球衛(wèi)星（斯普特尼克一號(hào)），開創(chuàng)了人類的空間世紀(jì)，地球進(jìn)入了航天時(shí)代。

第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射后，在與蘇聯(lián)相距甚遠(yuǎn)美國的霍普斯金大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室里，有兩個(gè)年輕的科學(xué)家，一個(gè)叫做比爾·蓋伊，是個(gè)數(shù)學(xué)家，另一個(gè)叫做喬治·威芬巴赫，是個(gè)物理學(xué)家。他們?cè)诮邮仗K聯(lián)人造地球衛(wèi)星信號(hào)，研究衛(wèi)星軌道時(shí)，發(fā)現(xiàn)頻率出現(xiàn)偏移。研究發(fā)現(xiàn)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的多普勒頻移效應(yīng)。衛(wèi)星相對(duì)于地面接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度是在變化的，兩者靠近和遠(yuǎn)離時(shí)，會(huì)出現(xiàn)由于頻率增加和減少導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)多普勒頻率變量由正至負(fù)的變化。經(jīng)此啟發(fā)，該實(shí)驗(yàn)室的科技人員提出了衛(wèi)星導(dǎo)航的多普勒測(cè)量方法與概念。根據(jù)多普勒測(cè)量結(jié)果，不僅能夠確定衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度，而且可以求出衛(wèi)星與接收機(jī)之間的距離。后來的“子午儀”(TRINSIT)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，就是根據(jù)多普勒定位原理提出并實(shí)施的。

當(dāng)兩個(gè)科學(xué)家向其實(shí)驗(yàn)室主任弗蘭克·麥克盧爾講述他們成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)前蘇聯(lián)衛(wèi)星的多普勒跟蹤時(shí)，實(shí)驗(yàn)室主任的頭腦飛快地開動(dòng)起來，因?yàn)樗宄闹溃绹＼娝媾R的挑戰(zhàn)。他說：“好啊，如果你能夠發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星在哪里，那么應(yīng)該可以把問題反過來考慮，發(fā)現(xiàn)你在哪里”。

數(shù)學(xué)家比爾·蓋伊（左）和物理學(xué)家喬治·威芬巴赫（右）(向他們的實(shí)驗(yàn)室主任弗蘭克·麥克盧爾（中）講述利用多普勒方法跟蹤衛(wèi)星的情況)