谱写北斗传奇的功臣

※文/浙江·惠之

2020年7月31日，习近平总书记向世界郑重宣布，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。这一刻，北斗全球服务信号在无形时空传播开来。寰宇苍穹、星罗棋布，全球真正有了“中国北斗”导引陪伴。中国北斗，在21世纪、在全球融为一体、世界互联互通历史发展进程中，又一次为世界贡献了中国智慧。林宝军，作为北斗三号卫星系统总设计师，其功勋卓著，万众敬仰。

一个农村娃的选择：挣钱还是为国效力

现年61岁的林宝军是中科院（上海）微小卫星创新研究院副院长，新一代北斗导航卫星总设计师。曾任载人航天工程应用系统副总设计师，参与从“神舟一号”到“神舟十三号”的全部论证工作。创新研究院是个“学霸云集”的高等科研院所，林宝军在这里是“学神”级人物。他本科学的是内燃机专业，硕士是计算机专业，博士是软件控制专业，博士后是高能天体物理专业……

林宝军出生在吉林长岭农村，从小就被认为是村里的“神童”。16岁那年，林宝军进入吉林工业大学，他当时选择了内燃机专业，因为“表哥就是修车的”。大学毕业，林宝军到一家柴油机厂当了汽车发动机工程师。过了一段时间，林宝军“感觉不好”，总不能一辈子就干这个。他又继续考取不同专业的硕士、博士。1993年，硕士、博士都是“稀缺人才”，更别说博士后了。博士后出站，他被分配到中科院空间中心工作。这里，就是研发神舟飞船载荷的“根据地”。

这个时候，沿海地区正进行一场大刀阔斧的改革，林宝军很多同学都去南方创业了，“我只记得，他们一个月挣的钱，我挣一辈子都赶不上。”当年神舟飞船研制，除了对科学学术层面有较高要求外，还对工程层面有极大需求，这就使得科研工作人员与工程技术人员之间产生一定“冲突”。当时环境是，科研机构重学术、重探索、重讨论，但“造飞船”又有明确时间节点，国家经费不多，工程部门又着急完工。这种情况加上院所外风生水起的改革开放形势，导致神舟载荷研制人员像“走马灯”，换了一拨又一拨。

林宝军也曾有过“ 心动”，可他没行动。一些南方回来的同学找到他，邀请他一起南下创业，鼓动说：“宝军，凭你的脑袋肯定比我们强，当个大老板立竿见影！”林宝军设想一下有钱后的生活，沉吟着说：“我要那么多钱也没特别重要的事情，我最喜欢的还是造飞船。人总要做点对民族、对国家有意义的事。”朋友摇头叹息，称他“一根筋”。1999年神舟一号飞船发射时，林宝军成为不多几个从始至终都在岗位的年轻人之一，“当时单位真没什么留人的办法，就是我自己坚持，那些跟我一样意志坚定的人也都留下来了。”林宝军深感：赚钱是个人小事，而10多亿人的泱泱大国，没有与大国地位相对应的航天技术，是不行的。2000年，我国成功发射了两颗北斗导航试验卫星。双星组成北斗导航卫星试验系统，让我国成为世界上继美国、俄罗斯后，第三个具有自主卫星导航系统的国家。而这两颗卫星奠定了我国卫星导航系统由区域向全球逐步发展的建设模式。这让年轻的林宝军看到祖国航天事业发展的希望。

2009年，林宝军“奉命”从北京来到上海，出任微小卫星工程中心研究所副主任、创新研究院副院长，研究员，担当新一代北斗导航卫星研发团队“总舵手”重任。此前，他已拥有丰富的卫星空间应用总体工作经验，但做一颗重量不到1吨、导航定位要求却样样精到、高轨道高可靠长寿命的小卫星，他也是头一遭。北斗与神舟不同，神舟飞船的比对对象是历史上美国、俄罗斯发射的载人飞船，而北斗，则要在国际舞台上和美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略这些同期运行的导航系统同台竞争，接受用户和历史检验。而且北斗系统与人民生活相关度更高，广受老百姓关注。林宝军觉得，没有北斗的中国，就像一个“盲人”。

做自主创新的“全球最新”

刚到微小卫星创新研究院时，林宝军的任务是实现北斗“拿二保三”。如今，他可以笃定地说，中国北斗在定位精度等几个主要指标上，实测结果已优于美国GPS系统。自主研发一项新技术，中国人的传统思路是先调研各国水平，然后找差距，再定位关键技术、攻克关键技术，最后缩小差距。但林宝军认为，“总是跟在别人后面跑，很难实现超越，何不从另一个角度创新一套独家新技术？”相比对国外技术穷追猛赶，林宝军更青睐弯道超车，“不见得一定要走别人走过的路。”他说，一般攻关一项航天技术要花10年左右时间，攻关成功后研制出卫星又可能用10年左右，“这等于你用人家现在的末期技术，到你卫星做出来，就是人家20年前的老技术了，东西肯定不灵光。”林宝军被业内称作“技术狂”，他敢于打破常规，常常不按套路出牌，他率领团队日夜攻关，用了3年零3个月完成北斗三号首发星研制，这个进度相当于美国导航卫星二十年的技术跨越。美国顶尖专家竖起大拇指：“林，了不起！”

航天领域有条不成文规定，一般卫星上采用新技术的比例不会超过30%，但北斗三号卫星上采用了大量新技术、新产品，达到80%以上。林宝军说：“我们不是为了创新而创新，每一次技术突破，都是着眼于解决实际问题。”首先是设计理念创新，独创功能链概念，在系统层将同类功能聚合，去除不同设备中重复功能。就拿北斗三号第三、四颗组网卫星来说，原先的2吨重量被大幅度“瘦身”为不到900千克；原本十几个分系统需要20多台计算机控制，现在被整合优化为1台计算机，大大简化系统结构。其次是攻关研制全新“中国科学院导航卫星专用平台”。这个平台姿轨控精度比指标要求还提高一个量级，具有优异减振动减冲击能力，采用国产龙芯中央处理器，即使在恶劣空间环境下也能保证卫星正常工作。龙芯中央处理器作为一个新元器件，如果要通过工业部门进行实际应用至少需要5到10年，研制团队大胆将其用于北斗三号卫星，取得非常好的效果。

林宝军解决了一系列核心技术难题，使得北斗系统时频精度更优、信号质量更好、用户体验更佳。研制团队首创导航星座星间链路技术，实现“一星通，星星通”，从而解决了制约北斗全球组网瓶颈问题。拥有世界上第一台双频氢原子钟，时频精度达到全球最高，卫星观测效率提高10到30倍，测控覆盖率从30%提高到100%，对长达7万公里的卫星距离测量精度达到1厘米。这也解决了导航系统过于依赖地面站问题，即使地面站不足情况下，也能保证导航精度。团队成员无不赞叹，这些成就的取得，离不开林总呕心沥血，更是体现了他敢于挑战世界权威的决心！

很多场合，林宝军总结过不少创新要素，其中最为外界津津乐道的是全新的“功能链”设计理念。结构、热控、姿控、星务、测控、通信、能源……十几个分系统来“拼图”，这是卫星设计常用理念。好处是各司其职，便于管理，哪里出了问题就找哪个分系统负责到底。但是，这么多分系统，这么多沟通环节，更重要的是这么多设备器件重复，造成资源和时间大量浪费。于是，新一代北斗下决心另辟蹊径，按学科“合并同类项”，串起有效载荷、结构热、电子学和姿轨控等4条“功能链”。“举个例子，以前星上二十几台计算机的活，现在一二台就能完成，不仅重量轻了，能耗和故障率也都会几何级减少。”林宝军说，优化创新带来的是更高的卫星可靠性。

林宝军的“独家记忆”里珍藏着更多“惊心动魄”的“创新时刻”。新一代北斗还有另一项“看家本领”——在轨赋能，就是要让卫星在天上“有错能改”“自我修复”“刷新功能”。说起来容易做起来难，这美好的画面包含着前所未有的观念突破，比技术革新更叫人伤脑筋。“我很清楚地记得，在2015年7月的成都，我们试验平台上有了第一颗能做到在轨赋能的卫星，然而到真正载荷那儿还没有做到。我花了整整3天时间，从早上9点到晚上12点给人‘洗脑’，终于说服所有人一起来完成这次创新。现在大家都觉得，这创新太值了!”

负责研发新一代北斗导航卫星的上海微小卫星工程中心研发团队80余人中，“80后”占到75%，“85后”更是占比60%以上，平均年龄只有31岁。至于这么“高大上”的工程，为什么要选择这样一批没多少经验的“小朋友”？“北斗总舵主”林宝军有自己一套理论。“既然新一代北斗已有很多创新，就不怕再多来一个。大胆起用新人，也是一种创新，只要用心培养，新人接受理念更快！”林宝军觉得，要敢于给年轻人压担子。有时候，没有经验束缚，往往会带来更多惊喜。生于1989年的李绍前就是这些被起用的“毛头小伙子”之一。2012年研究生毕业的他，来到微小卫星工程中心工作就被分派到新一代北斗型号里。导航项目办曾做过一个统计，由于项目任务紧、工作量大，团队成员每天基本加班到10点多，一个月休息一天，如果以正常人每人每天工作8小时计，研发团队每人每年工作量是400多天。

给青年创新团队既压担子又给予充分自由，这是林宝军的“秘诀”。他把30厘米厚的“航天规范”等文件，缩减成一本小册子，尽量为年轻人“减负”，鼓励创新。微小卫星创新研究院一大特点是，很多年轻人工作3～5年就能当上主任设计师，最年轻的主任设计师仅28岁，这是在很多科研院所不能想象的。“这份工作最吸引人的地方，就是给了我们年轻人机会与信任。”1986年出生的王丹，短短6年时间成为了卫星总体的副主任设计师，而以前要做到这个岗位，差不多要20年。“林总师敢于打破常规，给年轻人放胆放手，他是敢第一个吃螃蟹的‘北斗狂人’！”整个团队对主帅林宝军佩服得五体投地。

让北斗卫星系统造福人类

中科院微小卫星创新研究院，是北斗卫星团队主力军。从2011年起，北斗导航卫星研制团队在林宝军带领下，经历超常规工作强度和工作压力，攻克无数难题，先后完成12颗北斗导航卫星研制和发射，为北斗导航系统2018年建成基本系统、提供全球服务；2020年完成完整系统建设、全球组网提供有力支撑，也为中国北斗卫星导航系统建设提供全新解决方案。2017年5月，林宝军获得全国创新争先奖。

令林宝军印象最深的是其中的25个月——2017年11月5日到2019年12月16日。“在这25个月中，北斗超高强度超高密度实施18次发射，部署30颗星，特别是完成覆盖全球的24颗卫星发射，并实现北斗三号系统的稳定运行，北斗人创造了中国航天奇迹，向共和国成立70周年献上一份厚礼。”

研究院每个人都知道总设计师林宝军是个“拼命三郎”：回家成“出差”，去上班却成了“回家”。他也打趣说，自己家在北京，经常三四个月甚至半年也没机会回家一次，笑称自己回家是“出差”。“虽然也想念家人，家人有时也难免有怨言，但正在研制中的北斗导航卫星也是我的孩子，团队成员也都是我的家人，实在走不开。”林宝军和同事每次说起北斗都如数家珍：星间链路、氢原子钟……都说每发射一次航天器，能集成30%的技术创新已属难能可贵，而新一代北斗首发星上八成都是新技术。星基增强、精密定位、短报文通信、国际搜救服务，水平和高程定位精度实测均优于5米……我们北斗授时导航系统真比起GPS、格洛纳斯、伽利略一点都不差，并且已不知不觉通过各种终端为我们服务。“别人家的导航卫星，只能让你知道自己在哪儿；我们的北斗还可以让你告诉你想要告诉的人自己在哪儿。”

“北斗这样的长寿命卫星，一两年发一颗也算勤快了，我们这25个月超高强度和密度实施发射，最多一年连发8星——这个纪录连GPS和伽利略都做不到，这样高强度发射还要保证高质量，其间压力可想而知，我们年轻的团队扛下来了”，林宝军自豪地说。北斗应用落地海外：国产北斗基础产品已出口120余个国家和地区，基于北斗土地确权、精准农业、数字施工、智慧港口等，已在东盟、南亚、东欧、西亚、非洲等地得到成功应用。“北斗系统可以提供全天候、全天时、高精度定位、导航和授时服务，可精确服务于手机导航、现代农业、灾害预警、抢险搜救、电网安全等生产生活各领域，和我们生活息息相关。2020年底我国北斗产值可望达到4000亿元。”林宝军透露。

2020年6月23日，随着北斗三号系统最后一颗组网卫星发射升空，北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。林宝军神采飞扬：“北斗完成全球卫星导航系统星座部署，意味着北斗导航全球服务正式开始，也意味着我们可以摆脱对别人系统的依赖。”目前，我国导航系统在全球已经是一流的了。大数据时代，时间、位置信息尤为重要。说到这里林宝军有些沾沾自喜，“比如疫情防控期间，你和哪些人接触过、是否去过中高风险地区、是否接触过新冠病患，都需要真实精准的大数据。”相对于公众熟知的GPS、伽利略导航系统，北斗定位更精准、授时更准确。“精密单点定位，是北斗特色高精度服务。我们的实测评估精度能达到20厘米/秒，甚至在20厘米以内。”

2020年7月31日，国家主席习近平在人民大会堂向全世界庄严宣布——北斗三号全球卫星导航系统建成，正式为全球用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航和授时服务。“万里长征成功迈出第一步！作为北斗三号建设者代表，我备受鼓舞。”北斗三号系统卫星总设计师林宝军刚在人民大会堂参加完北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式，第一时间接受媒体采访。电话那头的他，激动万分：“从无到有，从区域到全球，北斗卫星导航系统实现真正的跨越式发展。这是我国第一个复杂网络、高性能、又离老百姓最近的航天系统工程，我们一定会管好用好已经在轨的北斗卫星。中国北斗将以更强的功能、更优的性能，服务全球，造福人类！”