导航与卫星
10年前，世界最先进的，也是第一种隐身飞机是美国的F-117夜莺攻击机。F-117由保密级别最高的位于加利福尼亚州伯班克的洛克希德·马丁公司下属的臭鼬工厂研发。F-117能对雷达的扫描回声，分散超过99%的雷达信号能量，大约只有0.025平方米雷达信号，相当于一只小鸟的面积。它外形诡异，可以神不知鬼不觉地飞临任何一个地方，多次被当成外星人的飞碟。F-117充满神秘感和传奇色彩。
1999年3月27日，在科索沃战争中，一架F-117战斗机完成轰炸任务后返航。南联盟塞尔维亚的佐尔坦达尼上校指挥第250防空导弹营，发射导弹攻击美军战斗机。F-117飞行员戴尔·泽尔科中校在飞行中，没有发现被雷达锁定和导弹追踪的警报。突然，他感觉飞机被击中了。当F-117向地面坠落的时候，飞行员泽尔科闪过一个奇特的念头：“我妈妈肯定会很不高兴的。”
美国洛克希德·马丁公司为F-117这个蝙蝠侠设计了隐身功能，也为飞行员设计了多种卫星定位功能，如逃生座椅、头盔中的无线电和卫星定位仪。泽尔科落地后马上打开卫星定位仪，知道自己落在了南联盟的腹地。泽尔科开启卫星定位发射机。美军通过导航卫星立即发现了飞行员准确的降落地点。
南联盟得到老百姓的报告，才知道有一架飞机被击落，还是一架最先进的隐身攻击机。官兵们和老百姓在飞机残片上载歌载舞庆贺胜利。搜索队曾多次从飞行员所在的地点经过，但美军在导航卫星、侦察卫星的帮助下，指挥飞行员一次次敏捷地躲避搜索。南联盟纳闷了：明明掉在这一带，人到哪儿去了呢？
为了救出飞行员，美国空军特种战术中队派出4架“雷电”攻击机，3架武装直升机进行搜救。直升机根据卫星导航仪的定位信息，盘旋在泽尔克藏身之处的上空。
“哥们，快点！他就躲在几十米远的地方，3点钟方向。”
突击队员从直升机上下降，落地后准确地找到了瑟瑟发抖的泽尔科。“你还好么，长官？”一个突击队员说。
另一个突击队员拉起泽尔克说：“我们接您回家。”
美军赶在南联盟搜索队之前找到并救出了飞行员，从被击落到救援成功，一共用了6小时。突击队员说：“一切如钟表般精确。”在飞机上，美国总统克林顿打来了祝贺电话。一周后，克林顿宣布：美军早已成功救出F-117飞行员。而当时，南联盟搜索队还在扩大范围，进行拉网式搜索。
拯救F-117飞行员是一次载入史册的成功行动。美国国防部为所有参加救援行动的官兵授勋。官兵们认为功劳最大的应该是GPS导航卫星。GPS导航卫星为救援行动打开了一条崭新的道路。事实证明光靠地图和指南针的作战模式已成为过去。
导航是辨别、定位、定向、记忆和行动的一种方式，具有时间和空间的特征。它能将载体从一个位置引导到另一个位置。人类发明了多种定位和定向方法，如根据太阳指引方向，利用夜空的北斗七星确认方向，利用司南、罗盘、指南针、灯塔等装置确定方位。人类凭借智慧和科学技术研究发明了许多新的导航技术。例如，惯性导航、天文导航、无线电导航以及多种方法的组合导航。
卫星导航是最实用、最普及的导航技术。卫星导航系统分为空间段、地面段和终端三大部分。空间段主要是导航卫星。
导航卫星是设在太空中的无线电导航台。先进的导航卫星太精准了，可以达到分米级。导航专家常称导航卫星是“上帝的指南针”。由数颗至数十颗导航卫星组成星座，称为卫星导航系统、卫星定位系统。
导航卫星要为时间与空间立法，提供精确的时间与空间标准。导航卫星是怎样充当指南针和定位的呢？卫星导航原理包括多普勒测速的卫星导航定位原理和采用有源或无源时间测距的卫星导航定位原理。采用卫星导航时，卫星不间断地告诉卫星导航仪自己的位置在哪里、时间是多少，卫星导航仪收到信息后，经过4颗导航卫星比较、计算，就知道三维坐标、方向、运动速度和时间信息。
根据导航卫星的信号覆盖范围，卫星导航系统可分为区域卫星导航系统和全球卫星导航系统。区域卫星导航系统有目前中国的“北斗”卫星导航系统、印度的IRNSS区域卫星导航系统和日本的“准天顶”卫星导航系统等。全球卫星导航系统有美国的全球卫星导航系统、俄罗斯的“格洛纳斯”系统和欧洲的“伽利略”系统。卫星导航系统不受昼夜和气象条件的限制，可以为人员、飞机、舰船、车辆、坦克和导弹进行导航，具有全球和近地空间的立体覆盖能力。
导航卫星是最重要的战略资源，基本都归各国的国防部管辖。卫星导航系统在军事上极为重要。舰队在大海中航行，军队行进在沙漠中，战机在空中执行任务，导弹发射后飞向目标，都需要导航卫星在时间与空间上的指引。在导航卫星的指引下，当一枚洲际导弹发射后，倾斜着突破大气层，到达300千米高度的太空时水平飞行，到达目标区域时低头朝下，重返地球直击目标。
导航卫星在民用上更广泛。低轨道的搜索营救卫星在导航卫星的帮助下，可以用来搜索和营救遇难飞机、船只和战斗人员。现在，有一种钻探石油的先进方法，钻头上安装了导航仪器。钻头在人们的导航下，可以像蚯蚓一样在地下转弯前进，寻找更合适的石油资源。当然，钻杆也是像蚯蚓一样的软管。高科技技术与导航卫星结合，更能创造出神奇。将来，机器人医生为病人做脑部肿瘤摘除微创手术，在导航卫星的精准指引下，按照电脑程序开刀，不留一点肿瘤，不损伤一点脑组织。外科医生摇头：迟早有一天会被摘去名医的光环。“开刀”一词也将赋予新的意义。
导航卫星的巨大作用和功能，连最初的设计者们都没有预料到。
全球定位系统
美国马里兰州有一个名为约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的秘密科研单位。这个实验室并不是美国约翰·霍普金斯大学的一个学术部门，而是美国国防部、美国海军、导弹防御局、国家安全局、情报机构、国防部高级研究计划局，以及美国国家航空航天局等的技术实验室。
1957年10月4日，苏联“卫星-1”号发射。应用物理实验室的两名物理学家威廉·科瓦尔和乔治·威芬巴池决定监控苏联发射的第一颗人造卫星的无线电传输。他们发现了一个巨大的秘密：多普勒频移。人造卫星传送的信号频率有规律地变化。卫星临近时无线电信号频率增高，卫星离开越远信号频率就越低。这就是典型的多普勒效应——多普勒频移。他们很快意识到，根据多普勒频移可以计算出卫星运行轨道，就可对卫星的方位、高度、速度、运行等轨道参数进行一系列测量。
当时，人们很难相信空间也与地球上一样，适应多普勒效应。应用物理实验室的主任让两位博士使用美国海军最新的计算机重新计算。不久，他们向媒体公布了苏联第一颗人造卫星的轨道。因为苏联不能够精确计算卫星轨道，所以苏联人都傻眼了：美国的计算机太强大了。苏联人只知道评价美国计算机的强大，但不知道美国已经掌握卫星的多普勒频移的秘密。
应用物理实验室的副主任弗兰克·麦克卢尔已经意识到：利用多普勒效应可以计算卫星轨道、坐标和位置，也可以导航。由于人们知道自己在地球上的确切位置，通过测量多普勒失真，可以找出其中的卫星；通过几颗卫星的比较就可知道自己所在的坐标。
次年春天，弗兰克·麦克卢尔问两位博士一个逆向思维的问题：如果你知道卫星的坐标和位置，你能找到自己的坐标和位置吗？这导致应用物理实验室发展了一种公交导航系统。
两位博士继续监测苏联发射的“卫星-2”及后来的卫星。1958年2月1日，美国发射了第一颗卫星“探险者-1”号卫星。博士们监测发现美国卫星的表现与原先苏联卫星和自己猜测的一样。这证明了一个科学道理：卫星信号确实存在多普勒频移。1958年3月，一个在轨道设置卫星导航台的想法开始萌芽。GPS的灵感来自苏联发射的第一颗人造卫星，这是谁也意料不到的。
军事和民用部门都希望有准确的导航，因此，导航卫星拥有广泛的需求。研究、开发、部署和运行一套复杂的全球导航系统需要数十亿美元。在冷战时期的军备竞赛、导弹威慑、核威慑、太空争霸，美国国会认为美国非常需要导航卫星，没有理由怀疑费用昂贵。为了达到威慑、阻吓作用，美国有必要给全球定位系统提供经费。
1973年美国劳工节那天，大约12名军事人员在五角大楼讨论组建一个导航卫星系统。正是在这次会议上，美国国防部通过了合成、建造全球定位系统的提议。当年晚些时候，该计划被命名为DNSS导航卫星。为了区别卫星与导航卫星的名称，一个更全面的名字被用来识别导航卫星星座。这个更完整的名字就是导航卫星系统，即全球定位系统，英文缩写GPS。美国的全球定位系统是美国继“阿波罗”登月、航天飞机以后的第三个大型航天工程，由美国国防部建立。全球定位系统徽章的意义十分明确：Master Of Space——掌握空间。
