2020-07-03 15:50:16 來源：光明網(wǎng)-《光明日報(bào)》
他們，用接續(xù)奮斗托舉起“中國北斗”
——北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)背后的科研工作者故事
2020年6月23日9時(shí)43分，北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，約30分鐘后進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。至此，我國北斗工程完成了“三步走”戰(zhàn)略，55顆導(dǎo)航衛(wèi)星在天疆部署出一盤“大棋局”。
這些閃耀在蒼穹的北斗衛(wèi)星，每一顆都凝聚著科研人員的心血與奉獻(xiàn)。幾代北斗人經(jīng)過近30年探索實(shí)踐，見證了北斗系統(tǒng)從無到有，從有源定位到無源定位，從服務(wù)中國到服務(wù)亞太，再到全球組網(wǎng)的發(fā)展歷程。
選擇自力更生、自主創(chuàng)新的道路，需要志氣和勇氣，更需要執(zhí)著和熱忱。北斗人始終堅(jiān)持“自主創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作、攻堅(jiān)克難、追求卓越”的精神，用匠心打造精品，創(chuàng)造出“中國北斗”一個(gè)又一個(gè)奇跡——他們，才是夜空中最亮的星。
遠(yuǎn)望六號(hào)船在太平洋上精準(zhǔn)測控，助力北斗三號(hào)“收官星”入軌。新華社發(fā)
永葆北斗的風(fēng)骨與靈魂
講述人：北斗一號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師、中國工程院院士 范本堯
范本堯 資料照片
聽聞北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功的消息，我既欣慰，又興奮。從1994年立項(xiàng)開始，經(jīng)過幾代北斗人的艱苦奮斗、攻堅(jiān)克難，我們終于建成了世界一流、有中國特色、自主創(chuàng)新的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
如果說自力更生是北斗的風(fēng)骨，那么自主創(chuàng)新則是北斗的靈魂。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的先進(jìn)性和獨(dú)創(chuàng)性主要表現(xiàn)為：
首次成功采用了由“3顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星+3顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星+24顆中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星”組成的多軌混合星座，提高了我國周邊地區(qū)的定位精度，明顯優(yōu)于美國GPS，同時(shí)大大提高了星座的魯棒性（即系統(tǒng)的健壯性）和生存能力；
在世界上首次成功采用了ROSS+RNSS導(dǎo)航雙體制，不僅具備了系統(tǒng)的備份，同時(shí)又具有報(bào)文通信功能；
成功采用了先進(jìn)的Ka頻段星間鏈路，部分衛(wèi)星首次使用了激光星間鏈路，組成了高、中、低軌星座間以及地面站間的通信鏈路，不僅提高了定位精度，也解決了國外無法建站的難題；
打破技術(shù)封鎖，自主成功研制出導(dǎo)航衛(wèi)星的關(guān)鍵部件，特別是核心部件星載高精度原子鐘；
經(jīng)過刻苦攻關(guān)，北斗衛(wèi)星部件已100%實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，打破了核心部件長期依賴進(jìn)口、受制于人的局面。
我國發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航的起點(diǎn)可追溯到1969年，當(dāng)時(shí)美國已根據(jù)多普勒測速原理，研制了“子午儀”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為船舶實(shí)現(xiàn)一定量級(jí)的定位精度。我國也適時(shí)開展了衛(wèi)星導(dǎo)航工程研制，命名為“燈塔一號(hào)”，至20世紀(jì)70年代末已完成技術(shù)攻關(guān)和初樣階段的整星各項(xiàng)地面試驗(yàn)?？紤]到當(dāng)時(shí)國外已開始了更先進(jìn)的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)研發(fā)，中央決定終止“燈塔一號(hào)”正樣研制工作。項(xiàng)目研制雖然停止了，但通過“燈塔一號(hào)”，我們不僅積累了經(jīng)驗(yàn)，還培養(yǎng)了一批高素質(zhì)科研人員，為后來北斗衛(wèi)星導(dǎo)航工程的研制打下了基礎(chǔ)。
1983年，中國衛(wèi)星測量、控制技術(shù)奠基人陳芳允院士首次提出“雙星定位”原理。1990年前后，在他的主持下，我國利用在軌的兩顆東方紅二號(hào)甲通信衛(wèi)星成功地進(jìn)行了原理驗(yàn)證。后來，在航天五院童鎧院士的組織下，又完成了衛(wèi)星導(dǎo)航全系統(tǒng)的地面模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了工程大系統(tǒng)的可行性。1990年前后，我組織開展了雙自旋導(dǎo)航衛(wèi)星平臺(tái)的技術(shù)攻關(guān)。1994年2月，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程正式立項(xiàng)。1995年，時(shí)任東方紅三號(hào)通信衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師的我，為盡早滿足用戶導(dǎo)航定位的迫切需求，提出了導(dǎo)航衛(wèi)星改用大容量的東方紅三號(hào)三軸穩(wěn)定衛(wèi)星平臺(tái)的建議，這樣既能提高一倍使用率，延長三分之一壽命，還可縮短研制周期。由于第一顆東方紅衛(wèi)星定點(diǎn)失敗，部分同志對(duì)此有顧慮。我詳細(xì)分析了定點(diǎn)失敗的原因，指出不是衛(wèi)星方案和分系統(tǒng)的問題，而是局部質(zhì)量問題，只要把好質(zhì)量關(guān)，肯定能成功。最終，改用東三平臺(tái)的建議得到了上級(jí)主管部門批準(zhǔn)。
2000年10月和12月，我國連續(xù)成功發(fā)射兩顆北斗衛(wèi)星，標(biāo)志著我國第一代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建立，使我國成為世界上第三個(gè)擁有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。
20多年來，從方案到途徑、路線再到功能，北斗始終保持著中國特色，而“自主創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作、攻堅(jiān)克難、追求卓越”的北斗精神也始終在一代又一代北斗人身上得以彰顯。
目前，北斗四代正在論證中。如何進(jìn)一步提高導(dǎo)航定位精度？如何與大數(shù)據(jù)、人工智能等領(lǐng)域創(chuàng)新融合，形成統(tǒng)一的國家時(shí)空基準(zhǔn)系統(tǒng)？北斗作為其中的核心力量，任重道遠(yuǎn)。
朝著北斗出發(fā)，前行永無止境
講述人：北斗二號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮、總設(shè)計(jì)師 楊慧
楊慧 資料照片
參與北斗一代工作，是在北斗一號(hào)正式立項(xiàng)之后。北斗一號(hào)是我成長的搖籃，我對(duì)它充滿了感恩之心。
2003年下半年，北斗要再立項(xiàng)，北斗一號(hào)總指揮李祖洪副院長和總設(shè)計(jì)師范本堯院士奉命組建隊(duì)伍，我前往北斗二號(hào)報(bào)到。項(xiàng)目論證了約一年時(shí)間，2004年8月31號(hào)正式立項(xiàng)，我們馬上著手設(shè)計(jì)工作。北斗二號(hào)雖已完成可行性技術(shù)論證，但還面臨很多挑戰(zhàn)。例如，作為時(shí)間維持系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，原子鐘的活動(dòng)受溫度影響極大，為了讓它穩(wěn)定工作，技術(shù)要求是0.2℃的波動(dòng)。然而在太空中，沒太陽的時(shí)候是－273℃，太陽一照則達(dá)到150—160℃。在這樣的溫差環(huán)境下，要求原子鐘每24小時(shí)只能變化0.2℃，難度較大。
面對(duì)一個(gè)又一個(gè)問題，我們不斷提出想法，再驗(yàn)證，再推翻，一點(diǎn)點(diǎn)向前推進(jìn)。那段時(shí)間用“激情燃燒”來形容一點(diǎn)也不為過。到了晚上，辦公室的燈光總是特別亮。
我們就這樣不停地連軸轉(zhuǎn)，直到2007年4月，我們順利把試驗(yàn)星“打”到了天上。
北斗是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，需要高度的專業(yè)協(xié)作。衛(wèi)星一入軌，就要展開20多米的太陽翼，這需要一系列操作。很多衛(wèi)星在200公里的高度就與火箭分離了，我們要用自己的推進(jìn)系統(tǒng)讓它一步步“爬”到35780公里的高度上去。即便衛(wèi)星完全入軌交付使用，也不代表大功告成。衛(wèi)星在軌的壽命是十來年，在此過程中還有很多事情要做，包括如何避免它在太空中經(jīng)歷“狂風(fēng)驟雨”（太陽風(fēng)、電磁輻射、高能粒子輻射等）而“傷風(fēng)感冒”。我們要一直呵護(hù)它，直至它壽命終結(jié)，再把它安全送入“墳?zāi)管壍馈?，以免影響后來的衛(wèi)星在同樣的軌道上工作。
十幾年來，我們一直默默地奮斗。無論白天還是黑夜，所有管在軌的同事24小時(shí)待命，因?yàn)橛龅絾栴}時(shí)響應(yīng)要快，我們的處置標(biāo)準(zhǔn)是接到電話10分鐘內(nèi)必須發(fā)出指令單和要求。
記得去年北斗二號(hào)“打”最后一顆收官衛(wèi)星，凌晨3點(diǎn)左右，我們下山去食堂吃夜宵。食堂為我們準(zhǔn)備了慶功的啤酒。借著那瓶啤酒，我讓自己嚎啕大哭了一次，本以為會(huì)如釋重負(fù)，但在那一刻，心情卻很復(fù)雜。
我們曾寫過一篇文章，叫《北斗的“三生三世”》。從北斗一號(hào)到北斗三號(hào)，從無到有，從區(qū)域服務(wù)到全球服務(wù)，我們的靈魂、追求、目標(biāo)、初心沒變，卻一次次脫胎換骨。建設(shè)北斗一號(hào)，是為了從無到有“求生存”，在我們的領(lǐng)空范圍內(nèi)有安全保障。建設(shè)北斗二號(hào)，是為“再生再世”服務(wù)。我們追求的是有效服務(wù)，即服務(wù)精度，以中國為中心覆蓋1/3個(gè)地球。到了北斗三號(hào)，就是“三生三世”，北斗再一次脫胎換骨，系統(tǒng)精度更高，并且覆蓋全球。
最近，北斗三號(hào)最后一顆導(dǎo)航衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球組網(wǎng)，好幾代人的夙愿在我們這一代人手里實(shí)現(xiàn)了。然而，人們對(duì)于時(shí)間和位置的精度要求永無止境，這就要求北斗系統(tǒng)繼續(xù)往前走。我們也將一直前行，朝著北斗，永無止境。
北斗人，用導(dǎo)航定位人生
講述人：中國空間技術(shù)研究院西安分院導(dǎo)航所所長 蒙艷松
蒙艷松 資料照片
自2005年正式步入航天領(lǐng)域，我已與北斗工程結(jié)緣15年。加入北斗團(tuán)隊(duì)后，我潛心鉆研，很快就開始負(fù)責(zé)多個(gè)星間鏈路預(yù)研和北斗二號(hào)試驗(yàn)星等型號(hào)任務(wù)。
2009年前后，北斗三號(hào)啟動(dòng)建設(shè)，目標(biāo)是到2020年實(shí)現(xiàn)由區(qū)域向全球的跨越，建成“自主可控、服務(wù)全球、富有特色、局部領(lǐng)先”的世界一流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。中國空間技術(shù)研究院西安分院作為衛(wèi)星有效載荷研制的主力軍，曾負(fù)責(zé)北斗一號(hào)、北斗二號(hào)全部有效載荷的研制任務(wù)，當(dāng)然要積極承擔(dān)起北斗三號(hào)這一難度大、要求高的工程。當(dāng)時(shí)，工程組織星間鏈路可行性論證，國家重大項(xiàng)目立項(xiàng)也進(jìn)入了關(guān)鍵期，我們義無反顧地接過了北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)先期論證的重任，同時(shí)承擔(dān)了涉及星間鏈路的全部三個(gè)重大專項(xiàng)研發(fā)課題。
北斗三號(hào)起點(diǎn)很高，要實(shí)現(xiàn)100%國產(chǎn)化，2到3年內(nèi)要完成所有組網(wǎng)星的交付，難度可想而知。其中，建立星間鏈路是北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由區(qū)域向全球跨越的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
論證北斗三號(hào)全球?qū)Ш较到y(tǒng)星間鏈路的日子是難忘的。為了獲得更優(yōu)的比測結(jié)果，我們不斷調(diào)整測試方案，反復(fù)梳理測試流程。正是在這種精益求精、追求極致的過程中，我們突破了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了性能指標(biāo)從優(yōu)到更優(yōu)的跨越。
2013年，北斗三號(hào)試驗(yàn)星工程立項(xiàng)，需要在三種軌道30顆衛(wèi)星星座中建立網(wǎng)絡(luò)化、高精度測量型的星間鏈路，系統(tǒng)復(fù)雜、體制新、方案新、技術(shù)新，在國際上尚屬首次。接下來的兩年里，我們又開始與時(shí)間賽跑，跟技術(shù)較真，聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢單位完成了三顆試驗(yàn)衛(wèi)星載荷的研制、交付與在軌試驗(yàn)。我們在國際首次提出混合體制星間鏈路系統(tǒng)方案，突破了短信號(hào)精密測距、大規(guī)模相控陣天線在軌自主校準(zhǔn)等全套關(guān)鍵技術(shù)，為北斗全球系統(tǒng)及時(shí)開展試驗(yàn)衛(wèi)星工程在軌驗(yàn)證掃清了技術(shù)障礙。以星間鏈路為代表的關(guān)鍵技術(shù)均得到在軌驗(yàn)證，功能性能滿足工程要求，使我國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星星間鏈路技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位，圓滿完成了試驗(yàn)任務(wù)。
試驗(yàn)星工程完成后，組網(wǎng)星任務(wù)接踵而至。我們努力推動(dòng)組網(wǎng)星有效載荷性能的再次提升，同時(shí)打造了一支專業(yè)的人才梯隊(duì)。如今，20顆組網(wǎng)星在軌運(yùn)行穩(wěn)定，我們通過打造出一批星上核心系統(tǒng)及產(chǎn)品，讓全球定位導(dǎo)航授時(shí)精度全面滿足用戶要求，創(chuàng)造了導(dǎo)航衛(wèi)星有效載荷的中國精度、中國質(zhì)量與中國速度。
北斗人的工作并沒有結(jié)束，我們將繼續(xù)為北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展，為祖國的航天事業(yè)鑄就新的輝煌。
“能提高北斗系統(tǒng)性能的事，我們干！”
講述人：北斗三號(hào)控制分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師 陳斌
陳斌 資料照片
2020年6月23日，北斗三號(hào)最后一顆組網(wǎng)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。星箭分離71秒后，太陽翼成功展開，相比同軌道其他衛(wèi)星縮短了約30分鐘。這顆創(chuàng)新性地采用了太陽翼展開時(shí)序優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的衛(wèi)星，通過箭載攝像頭傳回了“羽翼伸展，金光璀璨”的影像，為北斗全球組網(wǎng)留下了濃墨重彩的一筆。
為了實(shí)現(xiàn)這“精彩一展”，中國航天科技集團(tuán)五院502所北斗三號(hào)控制分系統(tǒng)研制團(tuán)隊(duì)細(xì)心完善技術(shù)方案，多角度全方位驗(yàn)證，確保更改萬無一失。
今年是我加入中國航天大家庭的第10個(gè)年頭。10年來，我參與完成了31顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的研制，先后20次奔赴基地執(zhí)行任務(wù)，經(jīng)歷了北斗二號(hào)、北斗三號(hào)的磨礪與洗禮，一步步成長為能夠獨(dú)當(dāng)一面的北斗人。
2011年春，正值北斗二號(hào)密集發(fā)射期，我光榮地加入了北斗團(tuán)隊(duì)，參與到北斗二號(hào)研制任務(wù)中。正是在那里，我學(xué)到了職業(yè)生涯的第一課。
在發(fā)射場模飛測試北斗二號(hào)MEO（中地球軌道）雙星時(shí)，開始很順利，但從對(duì)日姿態(tài)轉(zhuǎn)為對(duì)地姿態(tài)時(shí)，卻出現(xiàn)了一個(gè)之前從未發(fā)生的現(xiàn)象，隨后多次重復(fù)測試，該現(xiàn)象都不再復(fù)現(xiàn)。面對(duì)這個(gè)極小概率問題，團(tuán)隊(duì)并沒有輕易放過。在主任設(shè)計(jì)師尹泉的帶領(lǐng)下，我和另一位同事趴在測試間足足兩天，仔細(xì)分析程序設(shè)計(jì)邏輯，再一一比對(duì)操作過程，終于找到了這個(gè)只可能在64毫秒極短時(shí)段內(nèi)遇到的情況。問題解決了，我也從前輩似乎有些偏執(zhí)的態(tài)度中深刻領(lǐng)會(huì)了北斗人“不放過任何疑點(diǎn)”的執(zhí)著精神。正是這種精神，才確保了北斗任務(wù)一次又一次成功完成。
北斗三號(hào)組網(wǎng)初期，我被調(diào)入北斗三號(hào)研制團(tuán)隊(duì)。在主任設(shè)計(jì)師王雪濤和嚴(yán)嶸的帶領(lǐng)下，我們以極少的人力完成了艱巨任務(wù)。
2015年，就在MEO試驗(yàn)雙星發(fā)射前夕，型號(hào)隊(duì)伍對(duì)衛(wèi)星的姿態(tài)方案進(jìn)行了優(yōu)化論證，但這種方案在高軌衛(wèi)星中從未使用過，而出廠前改狀態(tài)更是犯了“禁忌”。要不要“吃這個(gè)螃蟹”？大家對(duì)此態(tài)度不一。作為負(fù)責(zé)軟件的副主任設(shè)計(jì)師，我內(nèi)心顧慮重重。爭執(zhí)不下之時(shí)，負(fù)責(zé)控制推進(jìn)系統(tǒng)的北斗三號(hào)副總設(shè)計(jì)師高益軍一錘定音：“能提高北斗系統(tǒng)性能的事，我們干！”
經(jīng)過近一個(gè)月披星戴月的高強(qiáng)度工作，我們終于趕上了衛(wèi)星在軌驗(yàn)證?？吹酵昝赖淖藨B(tài)曲線的那一刻，我真切地體會(huì)到了北斗人的擔(dān)當(dāng)。
今后，我和隊(duì)友們將繼續(xù)奮戰(zhàn)在一線，把“打造更完美的北斗”理念應(yīng)用于在軌管理，確保衛(wèi)星在軌穩(wěn)定運(yùn)行并提供精準(zhǔn)的服務(wù)。
“中國北斗”這樣一路走來
6月23日，我國北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空。新華社發(fā)
1994年，北斗一號(hào)系統(tǒng)工程立項(xiàng)。
2003年，北斗一號(hào)系統(tǒng)建成，我國成為繼美、俄之后第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。
2004年，北斗二號(hào)衛(wèi)星工程立項(xiàng)。
2009年12月，北斗三號(hào)立項(xiàng)。
2012年，成功建成國際上首個(gè)混合星座區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務(wù)，北斗系統(tǒng)成為國際衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)四大服務(wù)商之一。
2018年12月27日，北斗三號(hào)基本系統(tǒng)正式向“一帶一路”國家和地區(qū)及全球提供基本導(dǎo)航服務(wù)。
2019年12月底，全球系統(tǒng)核心星座部署完成。
2020年6月23日，第55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功發(fā)射，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。
?。?xiàng)目團(tuán)隊(duì)：光明日報(bào)記者 張蕾、王斯敏）
《光明日報(bào)》（ 2020年07月03日 07版）
編輯：海洋