“北斗”的自主创新之路

□ 石豪

6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功将北斗三号最后一颗组网卫星送入预定轨道，这标志着北斗三号系统的全面建成，也标志着中国导航卫星系统的“三步走”战略圆满完成。

从1983年“两弹一星”元勋陈芳允院士提出双星定位通信系统方案至今，中国北斗已从有源无高程定位发展到了有源无源结合的高时空精度定位，从双星区域覆盖升级到复合型星座全球覆盖，在导航卫星领域走出了令世界瞩目的“中国道路”。

不过，北斗系统的发展也并非一帆风顺。早在上世纪90年代，出于摆脱对美国GPS系统依赖等考虑，欧洲发达国家开始提出自己的导航星座方案，并最终发展了伽利略系统。这对于同样致力于获得全球导航定位能力的中国是一个利好，我国也曾经投入重金，于2003年加入了伽利略项目。

但是，标榜民用的伽利略系统同样无法摆脱西方政治的影响。在参与伽利略项目受阻后，中国加速了北斗系统的建设，成功研发了曾经受制于人的星载原子钟。我国在2000年申请的频率，终于在2007年4月17日开始使用——离截止时间只有几个小时，北斗系统从此驶入快车道。

在北斗系统的发展历程中，自主创新一直是一条鲜明的主线。北斗三号创造性地采用了复合星座方案，以中圆地球轨道卫星作为全球服务主力，以地球静止轨道和倾斜地球同步轨道卫星重点覆盖亚太地区。这样的设计结合了传统导航星座和区域导航增强星座的优势，既能保证全球高精度覆盖，又能进一步提升亚太重点地区的星座可用性和稳定性，在全球导航系统中独树一帜。

在技术层面，北斗三号同样实现了飞跃。对于中圆地球轨道卫星平台，研发团队没有保守畏难，在追赶世界领先水平的征程中敢于亮剑，拿出了桁架结构的全新导航卫星专用平台。这种先进承力结构的卫星平台承重比更高、拓展性更强，与上面级配合能够实现“一箭双星”甚至“一箭多星”的直接入轨，设计寿命提高到10年，综合性能优异。

北斗二号搭载了中国自研的第一代原子钟，而在北斗三号上，我们已经能够同时为卫星配备更强大的铷原子钟和氢原子钟。其中，新一代铷钟体积更小、质量更轻，综合水平已经达到国际领先；而原理上更稳定、更准确的氢钟也实现了重大突破。在两种原子钟的加持下，北斗三号的可靠度更上一层楼。

基于星座自主运行和境外测控考虑，北斗三号卫星搭载了Ka波段星间链路设备，实现了星间双向精密测距与通信。相比于GPS的VHF波段链路和GLONASS的S波段链路，北斗三号技术更先进，传输速率更快，同时对波束的指向性要求也更高。Ka波段星间链路技术的突破，更为未来通信、导航、遥感一体化技术奠定了基础。

大踏步创新，也传承经典。北斗三号与北斗一号、北斗二号一样，同样拥有短报文通信功能。在抗震救灾中，北斗的短报文服务发挥了“生命链接”的作用。随着全球组网的完成，北斗的“生命链接”将覆盖全球，在灾难救援、应急通讯等领域发挥重要作用。

纵观中国北斗的发展历程，我们不难发现，坚持自主创新是北斗成功的关键，也是中国航天发展的关键。在北斗建设取得胜利之时，我们更要“炼内功”，坚决提高自身的科技实力，继续向世界领先水平不断努力。这样，我们才能把命运牢牢掌握在自己手中，实现建设航天强国的伟大梦想。