譜寫北斗傳奇的功臣

※文/浙江·惠之

2020年7月31日，習(xí)近平總書記向世界鄭重宣布，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通。這一刻，北斗全球服務(wù)信號(hào)在無形時(shí)空傳播開來。寰宇蒼穹、星羅棋布，全球真正有了“中國北斗”導(dǎo)引陪伴。中國北斗，在21世紀(jì)、在全球融為一體、世界互聯(lián)互通歷史發(fā)展進(jìn)程中，又一次為世界貢獻(xiàn)了中國智慧。林寶軍，作為北斗三號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師，其功勛卓著，萬眾敬仰。

一個(gè)農(nóng)村娃的選擇：掙錢還是為國效力

現(xiàn)年61歲的林寶軍是中科院（上海）微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副院長，新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師。曾任載人航天工程應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師，參與從“神舟一號(hào)”到“神舟十三號(hào)”的全部論證工作。創(chuàng)新研究院是個(gè)“學(xué)霸云集”的高等科研院所，林寶軍在這里是“學(xué)神”級(jí)人物。他本科學(xué)的是內(nèi)燃機(jī)專業(yè)，碩士是計(jì)算機(jī)專業(yè)，博士是軟件控制專業(yè)，博士后是高能天體物理專業(yè)……

林寶軍出生在吉林長嶺農(nóng)村，從小就被認(rèn)為是村里的“神童”。16歲那年，林寶軍進(jìn)入吉林工業(yè)大學(xué)，他當(dāng)時(shí)選擇了內(nèi)燃機(jī)專業(yè)，因?yàn)椤氨砀缇褪切捃嚨摹薄４髮W(xué)畢業(yè)，林寶軍到一家柴油機(jī)廠當(dāng)了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工程師。過了一段時(shí)間，林寶軍“感覺不好”，總不能一輩子就干這個(gè)。他又繼續(xù)考取不同專業(yè)的碩士、博士。1993年，碩士、博士都是“稀缺人才”，更別說博士后了。博士后出站，他被分配到中科院空間中心工作。這里，就是研發(fā)神舟飛船載荷的“根據(jù)地”。

這個(gè)時(shí)候，沿海地區(qū)正進(jìn)行一場(chǎng)大刀闊斧的改革，林寶軍很多同學(xué)都去南方創(chuàng)業(yè)了，“我只記得，他們一個(gè)月掙的錢，我掙一輩子都趕不上。”當(dāng)年神舟飛船研制，除了對(duì)科學(xué)學(xué)術(shù)層面有較高要求外，還對(duì)工程層面有極大需求，這就使得科研工作人員與工程技術(shù)人員之間產(chǎn)生一定“沖突”。當(dāng)時(shí)環(huán)境是，科研機(jī)構(gòu)重學(xué)術(shù)、重探索、重討論，但“造飛船”又有明確時(shí)間節(jié)點(diǎn)，國家經(jīng)費(fèi)不多，工程部門又著急完工。這種情況加上院所外風(fēng)生水起的改革開放形勢(shì)，導(dǎo)致神舟載荷研制人員像“走馬燈”，換了一撥又一撥。

林寶軍也曾有過“ 心動(dòng)”，可他沒行動(dòng)。一些南方回來的同學(xué)找到他，邀請(qǐng)他一起南下創(chuàng)業(yè)，鼓動(dòng)說：“寶軍，憑你的腦袋肯定比我們強(qiáng)，當(dāng)個(gè)大老板立竿見影！”林寶軍設(shè)想一下有錢后的生活，沉吟著說：“我要那么多錢也沒特別重要的事情，我最喜歡的還是造飛船。人總要做點(diǎn)對(duì)民族、對(duì)國家有意義的事。”朋友搖頭嘆息，稱他“一根筋”。1999年神舟一號(hào)飛船發(fā)射時(shí)，林寶軍成為不多幾個(gè)從始至終都在崗位的年輕人之一，“當(dāng)時(shí)單位真沒什么留人的辦法，就是我自己堅(jiān)持，那些跟我一樣意志堅(jiān)定的人也都留下來了。”林寶軍深感：賺錢是個(gè)人小事，而10多億人的泱泱大國，沒有與大國地位相對(duì)應(yīng)的航天技術(shù)，是不行的。2000年，我國成功發(fā)射了兩顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星。雙星組成北斗導(dǎo)航衛(wèi)星試驗(yàn)系統(tǒng)，讓我國成為世界上繼美國、俄羅斯后，第三個(gè)具有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。而這兩顆衛(wèi)星奠定了我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由區(qū)域向全球逐步發(fā)展的建設(shè)模式。這讓年輕的林寶軍看到祖國航天事業(yè)發(fā)展的希望。

2009年，林寶軍“奉命”從北京來到上海，出任微小衛(wèi)星工程中心研究所副主任、創(chuàng)新研究院副院長，研究員，擔(dān)當(dāng)新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星研發(fā)團(tuán)隊(duì)“總舵手”重任。此前，他已擁有豐富的衛(wèi)星空間應(yīng)用總體工作經(jīng)驗(yàn)，但做一顆重量不到1噸、導(dǎo)航定位要求卻樣樣精到、高軌道高可靠長壽命的小衛(wèi)星，他也是頭一遭。北斗與神舟不同，神舟飛船的比對(duì)對(duì)象是歷史上美國、俄羅斯發(fā)射的載人飛船，而北斗，則要在國際舞臺(tái)上和美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略這些同期運(yùn)行的導(dǎo)航系統(tǒng)同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)，接受用戶和歷史檢驗(yàn)。而且北斗系統(tǒng)與人民生活相關(guān)度更高，廣受老百姓關(guān)注。林寶軍覺得，沒有北斗的中國，就像一個(gè)“盲人”。

做自主創(chuàng)新的“全球最新”

剛到微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院時(shí)，林寶軍的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)北斗“拿二保三”。如今，他可以篤定地說，中國北斗在定位精度等幾個(gè)主要指標(biāo)上，實(shí)測(cè)結(jié)果已優(yōu)于美國GPS系統(tǒng)。自主研發(fā)一項(xiàng)新技術(shù)，中國人的傳統(tǒng)思路是先調(diào)研各國水平，然后找差距，再定位關(guān)鍵技術(shù)、攻克關(guān)鍵技術(shù)，最后縮小差距。但林寶軍認(rèn)為，“總是跟在別人后面跑，很難實(shí)現(xiàn)超越，何不從另一個(gè)角度創(chuàng)新一套獨(dú)家新技術(shù)？”相比對(duì)國外技術(shù)窮追猛趕，林寶軍更青睞彎道超車，“不見得一定要走別人走過的路。”他說，一般攻關(guān)一項(xiàng)航天技術(shù)要花10年左右時(shí)間，攻關(guān)成功后研制出衛(wèi)星又可能用10年左右，“這等于你用人家現(xiàn)在的末期技術(shù)，到你衛(wèi)星做出來，就是人家20年前的老技術(shù)了，東西肯定不靈光。”林寶軍被業(yè)內(nèi)稱作“技術(shù)狂”，他敢于打破常規(guī)，常常不按套路出牌，他率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)日夜攻關(guān)，用了3年零3個(gè)月完成北斗三號(hào)首發(fā)星研制，這個(gè)進(jìn)度相當(dāng)于美國導(dǎo)航衛(wèi)星二十年的技術(shù)跨越。美國頂尖專家豎起大拇指：“林，了不起！”

航天領(lǐng)域有條不成文規(guī)定，一般衛(wèi)星上采用新技術(shù)的比例不會(huì)超過30%，但北斗三號(hào)衛(wèi)星上采用了大量新技術(shù)、新產(chǎn)品，達(dá)到80%以上。林寶軍說：“我們不是為了創(chuàng)新而創(chuàng)新，每一次技術(shù)突破，都是著眼于解決實(shí)際問題。”首先是設(shè)計(jì)理念創(chuàng)新，獨(dú)創(chuàng)功能鏈概念，在系統(tǒng)層將同類功能聚合，去除不同設(shè)備中重復(fù)功能。就拿北斗三號(hào)第三、四顆組網(wǎng)衛(wèi)星來說，原先的2噸重量被大幅度“瘦身”為不到900千克；原本十幾個(gè)分系統(tǒng)需要20多臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，現(xiàn)在被整合優(yōu)化為1臺(tái)計(jì)算機(jī)，大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其次是攻關(guān)研制全新“中國科學(xué)院導(dǎo)航衛(wèi)星專用平臺(tái)”。這個(gè)平臺(tái)姿軌控精度比指標(biāo)要求還提高一個(gè)量級(jí)，具有優(yōu)異減振動(dòng)減沖擊能力，采用國產(chǎn)龍芯中央處理器，即使在惡劣空間環(huán)境下也能保證衛(wèi)星正常工作。龍芯中央處理器作為一個(gè)新元器件，如果要通過工業(yè)部門進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用至少需要5到10年，研制團(tuán)隊(duì)大膽將其用于北斗三號(hào)衛(wèi)星，取得非常好的效果。

林寶軍解決了一系列核心技術(shù)難題，使得北斗系統(tǒng)時(shí)頻精度更優(yōu)、信號(hào)質(zhì)量更好、用戶體驗(yàn)更佳。研制團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)導(dǎo)航星座星間鏈路技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“一星通，星星通”，從而解決了制約北斗全球組網(wǎng)瓶頸問題。擁有世界上第一臺(tái)雙頻氫原子鐘，時(shí)頻精度達(dá)到全球最高，衛(wèi)星觀測(cè)效率提高10到30倍，測(cè)控覆蓋率從30%提高到100%，對(duì)長達(dá)7萬公里的衛(wèi)星距離測(cè)量精度達(dá)到1厘米。這也解決了導(dǎo)航系統(tǒng)過于依賴地面站問題，即使地面站不足情況下，也能保證導(dǎo)航精度。團(tuán)隊(duì)成員無不贊嘆，這些成就的取得，離不開林總嘔心瀝血，更是體現(xiàn)了他敢于挑戰(zhàn)世界權(quán)威的決心！

很多場(chǎng)合，林寶軍總結(jié)過不少創(chuàng)新要素，其中最為外界津津樂道的是全新的“功能鏈”設(shè)計(jì)理念。結(jié)構(gòu)、熱控、姿控、星務(wù)、測(cè)控、通信、能源……十幾個(gè)分系統(tǒng)來“拼圖”，這是衛(wèi)星設(shè)計(jì)常用理念。好處是各司其職，便于管理，哪里出了問題就找哪個(gè)分系統(tǒng)負(fù)責(zé)到底。但是，這么多分系統(tǒng)，這么多溝通環(huán)節(jié)，更重要的是這么多設(shè)備器件重復(fù)，造成資源和時(shí)間大量浪費(fèi)。于是，新一代北斗下決心另辟蹊徑，按學(xué)科“合并同類項(xiàng)”，串起有效載荷、結(jié)構(gòu)熱、電子學(xué)和姿軌控等4條“功能鏈”。“舉個(gè)例子，以前星上二十幾臺(tái)計(jì)算機(jī)的活，現(xiàn)在一二臺(tái)就能完成，不僅重量輕了，能耗和故障率也都會(huì)幾何級(jí)減少。”林寶軍說，優(yōu)化創(chuàng)新帶來的是更高的衛(wèi)星可靠性。

林寶軍的“獨(dú)家記憶”里珍藏著更多“驚心動(dòng)魄”的“創(chuàng)新時(shí)刻”。新一代北斗還有另一項(xiàng)“看家本領(lǐng)”——在軌賦能，就是要讓衛(wèi)星在天上“有錯(cuò)能改”“自我修復(fù)”“刷新功能”。說起來容易做起來難，這美好的畫面包含著前所未有的觀念突破，比技術(shù)革新更叫人傷腦筋。“我很清楚地記得，在2015年7月的成都，我們?cè)囼?yàn)平臺(tái)上有了第一顆能做到在軌賦能的衛(wèi)星，然而到真正載荷那兒還沒有做到。我花了整整3天時(shí)間，從早上9點(diǎn)到晚上12點(diǎn)給人‘洗腦’，終于說服所有人一起來完成這次創(chuàng)新。現(xiàn)在大家都覺得，這創(chuàng)新太值了!”

負(fù)責(zé)研發(fā)新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的上海微小衛(wèi)星工程中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)80余人中，“80后”占到75%，“85后”更是占比60%以上，平均年齡只有31歲。至于這么“高大上”的工程，為什么要選擇這樣一批沒多少經(jīng)驗(yàn)的“小朋友”？“北斗總舵主”林寶軍有自己一套理論。“既然新一代北斗已有很多創(chuàng)新，就不怕再多來一個(gè)。大膽起用新人，也是一種創(chuàng)新，只要用心培養(yǎng)，新人接受理念更快！”林寶軍覺得，要敢于給年輕人壓擔(dān)子。有時(shí)候，沒有經(jīng)驗(yàn)束縛，往往會(huì)帶來更多驚喜。生于1989年的李紹前就是這些被起用的“毛頭小伙子”之一。2012年研究生畢業(yè)的他，來到微小衛(wèi)星工程中心工作就被分派到新一代北斗型號(hào)里。導(dǎo)航項(xiàng)目辦曾做過一個(gè)統(tǒng)計(jì)，由于項(xiàng)目任務(wù)緊、工作量大，團(tuán)隊(duì)成員每天基本加班到10點(diǎn)多，一個(gè)月休息一天，如果以正常人每人每天工作8小時(shí)計(jì)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)每人每年工作量是400多天。

給青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)既壓擔(dān)子又給予充分自由，這是林寶軍的“秘訣”。他把30厘米厚的“航天規(guī)范”等文件，縮減成一本小冊(cè)子，盡量為年輕人“減負(fù)”，鼓勵(lì)創(chuàng)新。微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院一大特點(diǎn)是，很多年輕人工作3～5年就能當(dāng)上主任設(shè)計(jì)師，最年輕的主任設(shè)計(jì)師僅28歲，這是在很多科研院所不能想象的。“這份工作最吸引人的地方，就是給了我們年輕人機(jī)會(huì)與信任。”1986年出生的王丹，短短6年時(shí)間成為了衛(wèi)星總體的副主任設(shè)計(jì)師，而以前要做到這個(gè)崗位，差不多要20年。“林總師敢于打破常規(guī)，給年輕人放膽放手，他是敢第一個(gè)吃螃蟹的‘北斗狂人’！”整個(gè)團(tuán)隊(duì)對(duì)主帥林寶軍佩服得五體投地。

讓北斗衛(wèi)星系統(tǒng)造福人類

中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，是北斗衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)主力軍。從2011年起，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)在林寶軍帶領(lǐng)下，經(jīng)歷超常規(guī)工作強(qiáng)度和工作壓力，攻克無數(shù)難題，先后完成12顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星研制和發(fā)射，為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)2018年建成基本系統(tǒng)、提供全球服務(wù)；2020年完成完整系統(tǒng)建設(shè)、全球組網(wǎng)提供有力支撐，也為中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)提供全新解決方案。2017年5月，林寶軍獲得全國創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)。

令林寶軍印象最深的是其中的25個(gè)月——2017年11月5日到2019年12月16日。“在這25個(gè)月中，北斗超高強(qiáng)度超高密度實(shí)施18次發(fā)射，部署30顆星，特別是完成覆蓋全球的24顆衛(wèi)星發(fā)射，并實(shí)現(xiàn)北斗三號(hào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，北斗人創(chuàng)造了中國航天奇跡，向共和國成立70周年獻(xiàn)上一份厚禮。”

研究院每個(gè)人都知道總設(shè)計(jì)師林寶軍是個(gè)“拼命三郎”：回家成“出差”，去上班卻成了“回家”。他也打趣說，自己家在北京，經(jīng)常三四個(gè)月甚至半年也沒機(jī)會(huì)回家一次，笑稱自己回家是“出差”。“雖然也想念家人，家人有時(shí)也難免有怨言，但正在研制中的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星也是我的孩子，團(tuán)隊(duì)成員也都是我的家人，實(shí)在走不開。”林寶軍和同事每次說起北斗都如數(shù)家珍：星間鏈路、氫原子鐘……都說每發(fā)射一次航天器，能集成30%的技術(shù)創(chuàng)新已屬難能可貴，而新一代北斗首發(fā)星上八成都是新技術(shù)。星基增強(qiáng)、精密定位、短報(bào)文通信、國際搜救服務(wù)，水平和高程定位精度實(shí)測(cè)均優(yōu)于5米……我們北斗授時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)真比起GPS、格洛納斯、伽利略一點(diǎn)都不差，并且已不知不覺通過各種終端為我們服務(wù)。“別人家的導(dǎo)航衛(wèi)星，只能讓你知道自己在哪兒；我們的北斗還可以讓你告訴你想要告訴的人自己在哪兒。”

“北斗這樣的長壽命衛(wèi)星，一兩年發(fā)一顆也算勤快了，我們這25個(gè)月超高強(qiáng)度和密度實(shí)施發(fā)射，最多一年連發(fā)8星——這個(gè)紀(jì)錄連GPS和伽利略都做不到，這樣高強(qiáng)度發(fā)射還要保證高質(zhì)量，其間壓力可想而知，我們年輕的團(tuán)隊(duì)扛下來了”，林寶軍自豪地說。北斗應(yīng)用落地海外：國產(chǎn)北斗基礎(chǔ)產(chǎn)品已出口120余個(gè)國家和地區(qū)，基于北斗土地確權(quán)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、數(shù)字施工、智慧港口等，已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等地得到成功應(yīng)用。“北斗系統(tǒng)可以提供全天候、全天時(shí)、高精度定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)，可精確服務(wù)于手機(jī)導(dǎo)航、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、災(zāi)害預(yù)警、搶險(xiǎn)搜救、電網(wǎng)安全等生產(chǎn)生活各領(lǐng)域，和我們生活息息相關(guān)。2020年底我國北斗產(chǎn)值可望達(dá)到4000億元。”林寶軍透露。

2020年6月23日，隨著北斗三號(hào)系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射升空，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。林寶軍神采飛揚(yáng)：“北斗完成全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署，意味著北斗導(dǎo)航全球服務(wù)正式開始，也意味著我們可以擺脫對(duì)別人系統(tǒng)的依賴。”目前，我國導(dǎo)航系統(tǒng)在全球已經(jīng)是一流的了。大數(shù)據(jù)時(shí)代，時(shí)間、位置信息尤為重要。說到這里林寶軍有些沾沾自喜，“比如疫情防控期間，你和哪些人接觸過、是否去過中高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)、是否接觸過新冠病患，都需要真實(shí)精準(zhǔn)的大數(shù)據(jù)。”相對(duì)于公眾熟知的GPS、伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗定位更精準(zhǔn)、授時(shí)更準(zhǔn)確。“精密單點(diǎn)定位，是北斗特色高精度服務(wù)。我們的實(shí)測(cè)評(píng)估精度能達(dá)到20厘米/秒，甚至在20厘米以內(nèi)。”

2020年7月31日，國家主席習(xí)近平在人民大會(huì)堂向全世界莊嚴(yán)宣布——北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成，正式為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。“萬里長征成功邁出第一步！作為北斗三號(hào)建設(shè)者代表，我備受鼓舞。”北斗三號(hào)系統(tǒng)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師林寶軍剛在人民大會(huì)堂參加完北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成暨開通儀式，第一時(shí)間接受媒體采訪。電話那頭的他，激動(dòng)萬分：“從無到有，從區(qū)域到全球，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真正的跨越式發(fā)展。這是我國第一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、高性能、又離老百姓最近的航天系統(tǒng)工程，我們一定會(huì)管好用好已經(jīng)在軌的北斗衛(wèi)星。中國北斗將以更強(qiáng)的功能、更優(yōu)的性能，服務(wù)全球，造福人類！”