26年59星

20 世纪80 年代开始，我国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，形成了“三步走”发展战略。自1994年北斗一号系统工程立项至今，我国用26年的时间实现了59颗北斗卫星（包括55颗北斗导航卫星和4颗北斗导航试验卫星）的发射。

卫星导航系统对于一个国家有多重要？中国北斗人在26年间如何走过了从“受制于人”到“自主可控”，从“区域服务”到“全球指路”的艰辛历程？

卫星导航系统的“首秀”

当下，卫星导航系统为我们生活的方方面面提供便捷，但它最初是为国防安全量身定做的。

卫星导航系统的“首秀”是在海湾战争。

1991年，以美军为主的多国部队在全球卫星定位系统（Global Positioning System，以下简称GPS）的带领下，迅速穿过被伊拉克军队视为禁地的沙漠地区，并对其形成包抄，打了对手一个措手不及。

这场起初被预测会打成僵持战的战争，最终以42天的空袭加上100小时的地面作战收尾，伊拉克军队全面溃败。

有了“上帝视角”的加持，军队中海陆空力量的指挥控制、部队调动、物资保障、战场救援和精确制导武器精确打击都成为可能。

此后，卫星导航系统在战争中持续发挥着功能：

1995年6月2日，一架美军F-16战机在波黑上空被塞族武装的导弹击落。飞行员奥格雷迪跳伞逃生后落在塞族控制区，在靠蚂蚁、野草和雨水苦熬6天，并躲过了塞族部队的多次搜索后，最终被GPS确定了三维位置而救回。

2004年8月，美军进行了一场异于寻常的空投试验，将降落区的坐標编进程序，进行精准定位，再通过马达牵引线来操纵飞行，最终精准降落，使得投放高度提升到3200米。（注：传统空投的投放精度取决于飞机高度及当时的风速等外界环境因素，一般情况下，普通降落伞低空投放均低于610米，虽然落点准确，但是会将飞机完全暴露给敌方。）

无论是“一招制敌”还是敌后救援，卫星导航系统都大大增加了任务成功的概率。不止如此，卫星导航系统还彻底改变了战争形态，贡献了一个新名词——“外科手术式打击”。

“战斧”式巡航导弹的技术革新就是典型案例。

海湾战争中，美国海军向伊拉克本土发射的282枚导弹中，只有142枚打击了50个预定目标中的42个。两年后，美国发射了45枚“战斧”导弹攻击伊拉克南部工业区的7座建筑物，攻击成功率只有64%。

低命中率源于最初采用的“惯性导航+等高线地形匹配（TERCOM）+数字式景象匹配相关器（DSMAC）”的复合制导方式。

海湾战争之后，美军开始将GPS与惯性导航系统组合使用。有了GPS，导弹飞行航线的选择也不再依赖地图，也不再受水域和地形特征的制约。

甚至，由于精度提高了，海湾战争中，“战斧”导弹战斗部本来450公斤的重量缩减到320公斤，可携载更多燃料，航程增加50%以上。

在伊拉克战争中，美军宣称由于采用了GPS制导技术，其空中打击能力比海湾战争中提高了6倍，过去摧毁一个目标需要几架次的打击，而现在一架次就能摧毁几个目标。

北斗，耗费再大也要建

当然，利器通常相当“烧钱”，美国人为此付出了相当昂贵的代价。

1973年，美国开始研究GPS。由于建成最早，应用范围最广，GPS一度占据霸主位置。几十年来，美国总共为GPS投入了约300亿美元。

苏联1976年开始组建格洛纳斯卫星导航系统，1995年时建成由24颗卫星组成的卫星星座，第一次实现卫星信号的全球覆盖。长期困扰俄罗斯航天的老大难问题就是经费不足。超过预定工作寿命的卫星得不到及时更换，无力发射新卫星，到2001年时格洛纳斯系统在轨工作卫星仅剩7颗，几乎处于瘫痪边缘。

2002年，欧盟批准建设伽利略卫星导航系统。仅仅8年，伽利略卫星导航系统就因实际投入费用远远超出预期，陷入“财政无底洞”。

但是，因为卫星导航系统太重要，即便花费巨大，各国依旧争相投入研发。卫星导航系统不仅事关国家安全：

在国家电网中，如果没有卫星导航系统的授时性，就无法保证时间的精确和一致;如果没有卫星导航系统对故障精确定位，快速引导至故障点进行抢修，电网安全稳定运行就是一个未知数。

大宗商品交易对基本面信息的获取有非常迫切的需求。以往，通过传统渠道获得数据信息，会有时效性低、信息不足的问题存在，这导致全球大宗商品供应链的市场透明度始终不高。卫星导航系统提供的“另类数据”，为提升大宗商品市场透明度提供了新的可能性。

离开了卫星导航系统，地球磁场、地球板块运动等学术研究会统统陷入停滞。没有卫星导航系统的加持，港珠澳大桥等超级工程的定位速度会大幅下降，无法展现“中国速度”。没了导航，广大“路盲”出行将遭遇多大的困难，不言而喻。

1980年代，我国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路。当时，美国的GPS已是星座构成最完善、定位精度最稳定、应用最广泛并呈现市场垄断的卫星导航系统，而且，对全世界免费开放，连外国军队都可以使用。

于是，有人说，中国有必要耗费这么大的精力，去自主研发一个定位系统吗？

当然有！

首先，GPS是一个以军用为主的卫星导航系统，所有权、控制权、运营权都属于美国国防部。很多国家的民用用户都担心，美国军方可以随时叫停民用信号。“免费午餐”存在巨大风险。

其次，精度不够。GPS包含军码和民码两种信号，二者精密级别不同，前者是毫米级别，后者是分米级别。2000年以前，美国军方对GPS发布的民用信号进行干扰，为的是降低民用信号提供精度，保护美国信息安全。

在此背景下，本着先区域、后全球的发展规划，我国先后建成北斗一号、北斗二号、北斗三号系统，走出了一条中国特色卫星导航系统建设道路。

打破受制于人的局面

“高精度的太空灯塔如何建立起来？”“我们自己的位置谁来测？”“中国北斗怎么保持稳定？”“中国北斗多颗卫星如何能够安全、可靠地工作？”

中国航天科技集团五院北斗三号工程副总设计师、北斗三号卫星首席总设计师谢军说，他自己经常被问到这样的问题，有的北斗人还将其称之为“北斗灵魂四连问”。“四连问”涉及从卫星本体构造、导航总体技术、核心单机研制、自主创新突破4个方面，国产化之路，步履艰难，通过三代北斗系统的探索与实践，中国航天人终不负时光，交出了一份闪亮答卷。

北斗三号卫星总设计师陈忠贵介绍称，2000年年底，我国建成北斗一号系统，解决了卫星最基本的问题，诸如供配电的太阳帆板，是为卫星提供由光转为电的部件，以及控制系统的转动机构，“这些核心产品的国产化，让北斗卫星的身体有了一副‘中国体格”。从1994年立项到3颗GEO卫星组成全球第3个卫星导航系统、覆盖中国国土及周边，我国用了6年。

谈起北斗二号8年激情燃烧的研制岁月，很多北斗人记忆犹新。

终于，2007年4月14日凌晨4时11分，火箭成功发射，卫星准确进入预定軌道。两天后，北京从飞行试验星获得清晰信号，此时距离空间频率失效仅剩不到4个小时。

导航卫星发射上天的前提是要有合法的轨道位置和频率资源，这是世界各国必争的宝贵资源。美国的GPS和俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统早已占去了80%的“黄金导航频段”。

1991年，美军“威斯康星号”战舰向伊拉克目标发射“战斧”导弹。图片| 瞭望智库

直到2000年，我国才在国际电联组织争取到了暂时的轨道位置和频率资源。但是，《无线电规则》对卫星频率和轨道做的充分解释和分配方式中有一条规定，7年内申请者必须使用该频率。

2007年，正是首颗北斗二号卫星研制攻关的关键时刻。根据国际电联的规则，频率资源是有时限的，过期作废。

中国北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风记得，当时这颗卫星已经伴随着火箭进入发射塔架，等待发射，有技术人员却发现卫星的应答机出现异常，为了不让卫星带着问题上天，研制团队重新打开了整流罩。

“时间不等人！”谢军回忆说，当时卫星团队争分夺秒完成了前期所有研制，为节省时间，所有参试人员进驻发射场后又大干3天体力活儿，搬设备、扛机柜、布电缆。

没有片刻的喘息，紧接着就是200个小时不间断的加电测试。这一次，院士、型号老总和技术人员一起排班，共同排除险情。

终于，2007年4月14日凌晨4时11分，火箭成功发射，卫星准确进入预定轨道。两天后，北京从飞行试验星获得清晰信号，此时距离空间频率失效仅剩不到4个小时。

2012年底，北斗二号系统建成，14颗卫星覆盖亚太地区，在亚太地区内导航系统标准服务的定位精度在10米左右。北斗二号确立了北斗的技术体制，实现了连续导航与定位报告双模融合、三频信号全星座播发。

2020年，北斗三号实现了全球组网，可以向全球用户提供米级、亚米级、分米级，甚至厘米级精度的定位和导航增强服务。谢军说，中国北斗人率先提出国际上首个高中轨道星间链路混合型新体制，形成了具有自主知识产权的星间链路网络协议、自主定轨、时间同步等系统方案，填补了国内空白。“更值得一提的是，我们建立了器部件国产化从研制、验证到应用一体化体系，彻底打破了核心器部件长期依赖进口、受制于人的局面！”谢军说，至此，北斗导航系统铸造了“中国灵魂”。

“北斗导航卫星单机和关键元器件国产化率达到100%，核心技术可控是中国空间事业创新发展的关键，这也是强国路上北斗人最赤诚的献礼。”陈忠贵说。

杨长风透露，下一步，我国计划到2035年，建成以北斗系统为核心，更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。

◎ 来源|综合瞭望智库、中国青年报