中國北斗突圍之路

邱晨輝

“先區域、后全球”的思路被確定下來，“三步走”的北斗之路由此鋪開……

6月23日，北斗三號最后一顆全球組網衛星從西昌衛星發射中心奔赴天疆，在北斗全球組網“大棋局”中落子定盤。至此，由我國自主研制的全球衛星導航系統——北斗，完成了全球衛星導航系統星座部署。

從1994年北斗工程立項至今，中國北斗人用20多年的時間實現了55顆衛星的研制發射，走過了從“埋頭追趕”到“昂首領跑”，從“受制于人”到“自主可控”，從“區域服務”到“全球指路”的艱辛歷程。

“北斗靈魂四連問”

“高精度的太空燈塔如何建立起來？”“我們自己的位置誰來測？”“中國北斗怎么保持穩定？”“中國北斗多顆衛星如伺能夠安傘、可靠地工作？”

中國航天科技集團五院北斗三號工程副總設計師、北斗三號衛星首席總設計師謝軍說，他經常被問到這樣的問題，有的北斗人還將其稱之為“北斗靈魂四連問”。“四連問”涉及衛星本體構造、導航總體技術、核心單機研制、自主創新突破4個方面，國產化之路，步履艱難，通過三代北斗系統的探索與實踐，中國航天人交出了一份閃亮答卷。

“我們也經歷過關鍵器件被一些國家‘卡脖子的挫折，但始終沒有動搖走自主可控道路的決心。”謝軍說，北斗人深知北斗是國之重器，事關國防現代化建設和國民經濟發展。

“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。”從某種程度上說，這句話就是我國自主研制北斗衛星導航系統的一個重要原因。

作為北斗全球導航系統的收官之星，北斗三號衛星秉承北斗研制一直堅定走國產化道路的思想，在國產化方面也是集大成之作。

據北斗三號衛星總設計師陳忠貴介紹，2000年年底，我國建成北斗一號系統，解決了衛星最基本的問題，如控制系統的轉動機構，“這些核心產品的國產化，讓北斗衛星的身體有了一副‘中國體格”。

2012年年底，我國建成北斗二號系統。謝軍說，北斗二號打破了國外的技術封鎖，攻克了以原子鐘等為代表的多項關鍵技術，讓衛星導航系統“心臟”跳動出“中國心率”。

北斗三號更是一馬當先，開始了從并跑到領跑的征程。謝軍說，中國北斗人率先提出國際上首個高中軌道星間鏈路混合型新體制，形成了具有自主知識產權的星間鏈路網絡協議、自主定軌、時間同步等系統方案，填補了國內空白。

“更值得一提的是，我們建立了器部件國產化從研制、驗證到應用一體化體系，徹底打破了核心器部件長期依賴進口、受制于人的局面。”謝軍說，至此，北斗導航系統鑄造了“中國靈魂”。

北斗“三步走”之路

事實上，早在上世紀60年代末，我國就在衛星導航領域苦苦摸索，據陳忠貴介紹，作為先驅者的“燈塔計劃”雖因種種原因被終止，但它有如明燈，為后人積累了寶貴的經驗。

1983年，以陳芳允院士為代表的專家學者提出利用2顆地球同步軌道衛星來測定地面和空中目標的設想，后來通過大量研究工作，“雙星定位系統”的概念逐步明晰。

“接下來的北斗路，是一步跨到全球組網，還是分階段走？”陳忠貴說，這個問題在當時引發不小的爭議。

最終，“先區域、后全球”的思路被確定下來，“三步走”的北斗之路由此鋪開。

然而到20世紀90年代，一些國家對我國采取技術封鎖，國內的部件廠家尚未成熟，北斗一號研制只能在摸索中起步。據中國工程院院士、中國航天科技集團五院北斗一號總設計師范本堯回憶，國產化從北斗一號的太陽帆板做起，當時很多衛星都不敢上，北斗是第一個“吃螃蟹”的，只好硬著頭皮上。

之后的國產化攻關更為艱苦，不論是東方紅三號平臺的橫空出世，還是影響衛星壽命的關鍵部件，都成了擺在中國北斗人面前的—道道難題。

中國北斗衛星導航系統工程總設計師楊長風以北斗二號的核心器部件原子鐘為例，研制初期，相關人員欲從國外引進，但由于外方原因，最終沒能實現合作。技術封鎖，成為當時制約北斗系統工程建設的最大瓶頸。

后來，中國北斗團隊僅用了兩年時間，就攻克了原子鐘這個最大技術瓶頸。并將精度指標從通俗的10萬年差一秒提升到了每300萬年差一秒。

“再后來，我們擁有了更多自主知識產權和核心技術，北斗導航衛星單機和關鍵元器件國產化率達到100%。”陳忠貴說。

中國北斗的傳奇，未完待續

談起北斗二號8年激情燃燒的研制歲月，很多北斗人記憶猶新。

2007年正是首顆北斗二號衛星研制的攻堅時刻。根據國際電聯的規則，頻率資源是有時限的，過期作廢。

楊長風記得，當時這顆衛星已進入等待發射的狀態，有技術人員卻發現衛星出現異常，為了不讓衛星帶著問題上天，研制團隊重新打開了整流罩。

“時間不等人！”謝軍記得，當時衛星團隊爭分奪秒完成了前期所有研制，為節省時間，所有參試人員又大干3天體力活兒。緊接著就是200個小時不間斷的加電測試。這一次，院士、型號老總和技術人員—起排班，共同排除險情。

終于，2007年4月14日凌晨4時11分，火箭成功發射，衛星準確進入預定軌道。當北京從飛行試驗星獲得清晰信號時，距離空間頻率失效僅剩不到4個小時。

2012年，我國成功建成國際上首個混合星座區域衛星導航系統，至此，我國北斗導航“三步走”戰略順利完成前面兩大步，蹄疾而步穩。

就在北斗二號正式提供區域導航定位服務前，北斗三號全球導航系統的論證驗證工作拉開序幕，自此，新征程開始了。

“北斗是一個開放的系統，中國的北斗，世界的北斗，中國發展衛星導航技術是國民經濟的重要基礎設施，也是為全人類提供時間坐標和空間坐標的基礎設施，服務的連續性和穩定性十分重要。”中國航天科技集團五院北斗三號衛星總指揮遲軍說。

為此，北斗三號衛星采取了多項可靠性措施，使衛星的設計壽命達到12年——比肩國際導航衛星的先進水平，為北斗系統服務的連續、穩定提供了基礎保證。

從2009年12月開始，中國北斗人加速沖刺，并在2018年成功實現一年發射19星，在太空中再次刷新了“中國速度”。如今，北斗三號全球系統星座部署全面完成，“三步走”的戰略路徑，從“夢想在望”變成“夢想在握”。

楊長風透露，下一步，我國計劃到2035年，建成以北斗系統為核心，更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系。中國北斗的傳奇，未完待續。

摘編自《中國青年報》2020年6月24日