中国北斗突围之路

邱晨辉

“先区域、后全球”的思路被确定下来，“三步走”的北斗之路由此铺开……

6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星从西昌卫星发射中心奔赴天疆，在北斗全球组网“大棋局”中落子定盘。至此，由我国自主研制的全球卫星导航系统——北斗，完成了全球卫星导航系统星座部署。

从1994年北斗工程立项至今，中国北斗人用20多年的时间实现了55颗卫星的研制发射，走过了从“埋头追赶”到“昂首领跑”，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。

“北斗灵魂四连问”

“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伺能够安伞、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，中国航天人交出了一份闪亮答卷。

“我们也经历过关键器件被一些国家‘卡脖子的挫折，但始终没有动摇走自主可控道路的决心。”谢军说，北斗人深知北斗是国之重器，事关国防现代化建设和国民经济发展。

“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。”从某种程度上说，这句话就是我国自主研制北斗卫星导航系统的一个重要原因。

作为北斗全球导航系统的收官之星，北斗三号卫星秉承北斗研制一直坚定走国产化道路的思想，在国产化方面也是集大成之作。

据北斗三号卫星总设计师陈忠贵介绍，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，如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”。

2012年年底，我国建成北斗二号系统。谢军说，北斗二号打破了国外的技术封锁，攻克了以原子钟等为代表的多项关键技术，让卫星导航系统“心脏”跳动出“中国心率”。

北斗三号更是一马当先，开始了从并跑到领跑的征程。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“三步走”之路

事实上，早在上世纪60年代末，我国就在卫星导航领域苦苦摸索，据陈忠贵介绍，作为先驱者的“灯塔计划”虽因种种原因被终止，但它有如明灯，为后人积累了宝贵的经验。

1983年，以陈芳允院士为代表的专家学者提出利用2颗地球同步轨道卫星来测定地面和空中目标的设想，后来通过大量研究工作，“双星定位系统”的概念逐步明晰。

“接下来的北斗路，是一步跨到全球组网，还是分阶段走？”陈忠贵说，这个问题在当时引发不小的爭议。

最终，“先区域、后全球”的思路被确定下来，“三步走”的北斗之路由此铺开。

然而到20世纪90年代，一些国家对我国采取技术封锁，国内的部件厂家尚未成熟，北斗一号研制只能在摸索中起步。据中国工程院院士、中国航天科技集团五院北斗一号总设计师范本尧回忆，国产化从北斗一号的太阳帆板做起，当时很多卫星都不敢上，北斗是第一个“吃螃蟹”的，只好硬着头皮上。

之后的国产化攻关更为艰苦，不论是东方红三号平台的横空出世，还是影响卫星寿命的关键部件，都成了摆在中国北斗人面前的—道道难题。

中国北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风以北斗二号的核心器部件原子钟为例，研制初期，相关人员欲从国外引进，但由于外方原因，最终没能实现合作。技术封锁，成为当时制约北斗系统工程建设的最大瓶颈。

后来，中国北斗团队仅用了两年时间，就攻克了原子钟这个最大技术瓶颈。并将精度指标从通俗的10万年差一秒提升到了每300万年差一秒。

“再后来，我们拥有了更多自主知识产权和核心技术，北斗导航卫星单机和关键元器件国产化率达到100%。”陈忠贵说。

中国北斗的传奇，未完待续

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。

2007年正是首颗北斗二号卫星研制的攻坚时刻。根据国际电联的规则，频率资源是有时限的，过期作废。

杨长风记得，当时这颗卫星已进入等待发射的状态，有技术人员却发现卫星出现异常，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！”谢军记得，当时卫星团队争分夺秒完成了前期所有研制，为节省时间，所有参试人员又大干3天体力活儿。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—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。当北京从飞行试验星获得清晰信号时，距离空间频率失效仅剩不到4个小时。

2012年，我国成功建成国际上首个混合星座区域卫星导航系统，至此，我国北斗导航“三步走”战略顺利完成前面两大步，蹄疾而步稳。

就在北斗二号正式提供区域导航定位服务前，北斗三号全球导航系统的论证验证工作拉开序幕，自此，新征程开始了。

“北斗是一个开放的系统，中国的北斗，世界的北斗，中国发展卫星导航技术是国民经济的重要基础设施，也是为全人类提供时间坐标和空间坐标的基础设施，服务的连续性和稳定性十分重要。”中国航天科技集团五院北斗三号卫星总指挥迟军说。

为此，北斗三号卫星采取了多项可靠性措施，使卫星的设计寿命达到12年——比肩国际导航卫星的先进水平，为北斗系统服务的连续、稳定提供了基础保证。

从2009年12月开始，中国北斗人加速冲刺，并在2018年成功实现一年发射19星，在太空中再次刷新了“中国速度”。如今，北斗三号全球系统星座部署全面完成，“三步走”的战略路径，从“梦想在望”变成“梦想在握”。

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。中国北斗的传奇，未完待续。

摘编自《中国青年报》2020年6月24日