中國航天科技集團有限公司五院西安分院北斗三號研制團隊：每當抬起頭，總有中國“星”閃耀長空

王碧清

導航、定位、授時……在我們頭頂的星空，北斗導航系統歷經從無到有，從有源到無源，從區域到全球的歷史跨越，并已多維度、全方面融入國民生產生活。

早在北斗一號、北斗二號研制階段，衛星有效載荷系統就來自中國航天科技集團有限公司五院西安分院（簡稱西安分院）。作為衛星有效載荷研制的國家隊、主力軍，在北斗三號研制過程中，西安分院圓滿完成衛星有效載荷研制任務。

如果將衛星比喻為一座宮殿，那么載荷系統相當于宮殿內不同功能的房間，肩負直接發揮功能、為地面用戶提供導航服務的重要使命。

承擔北斗三號23顆衛星有效載荷任務，包括時頻、導航、區域短報文通信、全球短報文通信、星間鏈路等八大類載荷功能的研制，這支120人團隊，89.2%青年不到35歲。他們秉懷“自主創新、開放融合、萬眾一心、追求卓越”的北斗精神，實現核心部件100%國產化，新技術超70%，獲國家專利及標準38項。

2021年4月30日，在中央企業黨建帶團建工作會暨五四表彰大會上，西安分院北斗三號研制團隊獲頒第25屆中國青年五四獎章集體。該團隊先后獲得2013年軍隊科技進步一等獎、2016年國家科學技術進步特等獎、2017年全國創新爭先獎、第19屆陜西青年五四獎章集體等榮譽。

“創造單星研制周期縮短1/4、衛星入網周期縮短3/4的紀錄”，“將‘導航心臟銣鐘的精度提升到600萬年誤差一秒”，“北斗在軌衛星數量位列四大導航系統之首，各項關鍵指標全面比肩美國GPSⅢ”……“探索浩瀚宇宙，發展航天事業，建設航天強國”，同一片星空，同一個航天夢?；貞浧鸸钥穗y的點滴細節，團隊青年不時揚起興奮。

北斗三號衛星副總設計師張立新評價：“從2017年11月5日北斗三號衛星首發雙星發射，到2020年6月23日最后一顆北斗三號組網衛星發射成功，僅僅用了兩年半。這些年輕人不僅刷新了研制速度，也刷新了導航衛星的技術高度。他們既繼承了老一輩航天人嚴謹認真、甘于奉獻的優良傳統，又有年輕人思維活躍、勇于創新的特點?！?h3>“把核心元器件、部組件國產化作為使命與擔當”

1994年，我國啟動北斗衛星導航系統建設，形成“三步走”發展戰略。至2010年，已行進至該發展戰略第三步，即為北斗三號全球衛星導航系統的建設開展相關論證、技術攻關等工作。

曾經，老一輩航天人深切感受到，“砸鍋賣鐵”也必須要走上一條獨立自主創新道路。關鍵技術買不來，在一窮二白艱難處境中，北斗人矢志奮進，逐夢航天，鍛造出一顆顆中國“星”。實現“核心技術自主可控”，是他們始終堅守的航天“生命線”。

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形容，“衛星導航系統就像太空中的燈塔”，構筑燈塔，如攀登險峰，愈高愈險。

北斗三號全球導航系統共30顆衛星，西安分院承擔其中20顆衛星，以及3顆試驗星的有效載荷研制。2011年10月，北斗三號全球衛星導航系統試驗星啟動研制。

被譽為導航衛星“心臟”的銣原子鐘，在北斗三號研制團隊持續技術攻關下，實現了“長壽命、高精度、小型化、全國產的目標，重量和體積降低近一倍，精度提升一個半數量級，達到600萬年誤差不超過一秒的精度水平”。

被稱之為衛星“大腦”的導航任務處理機，涵蓋發射信號、導航任務處理、調動星上任務等功能，也在團隊青年奮力攻關下，取得多項關鍵技術創新突破，并在某些領域實現由跟跑到領跑技術飛躍。2015年7月25日，北斗三號兩顆試驗星，“一箭雙星”成功發射，實現世界首次自主完好性監測技術在軌運用，填補國內外空白。

相當于衛星“經絡、骨骼”的衛星微波通道，在團隊課題組青年攻關下，切實確保北斗三號信號傳輸精準、穩定、可靠。如同“眼睛”和“耳朵”的大型可展開天線，也為北斗三號實現全球導航服務夯實基礎。

北斗三號一個全新子系統——星間鏈路子系統，在團隊負責小組探索下，不僅在北斗三號上獲得運用，也為相關技術在其他通信類衛星上的應用推廣，提供了飛躍性技術支撐。

……

經過多年持續努力，團隊實現以原子鐘、行波管放大器、開關組件、固放、隔離器5大類19個品種為代表的所有部件100%國產化，實現了導航衛星有效載荷技術的完全自主可控，推動了數字化、網絡化、智能化宇航制造水平向更高精度邁進。

2020年6月23日，北斗三號全球衛星導航系統星座部署完成。西安分院北斗三號研制團隊青年代表、微波功率事業部副主任楊飛有感而發：當時由北斗三號衛星首席總設計師謝總牽頭，北斗三號作為國家重大專項，帶動了包括微波所在內的產品所全面推進國產化。通過系統頂層規劃，把核心元器件、部組件國產化作為使命與擔當，極大牽引了我國宇航級核心部組件全型譜、全形態的國產化，帶動了我國包括元器件、原材料、精密制造在內的多個基礎行業高質量發展?？雌饋硎俏靼卜衷和瓿闪艘粋€部組件或分系統的研制，實際上牽引、輻射和夯實了數量龐大的科研院所、研制隊伍在基礎器件、材料方面深入研究和在軌應用驗證。“這當中，挫折也很大，國外已經成熟的元器件，使用容易，風險也低；但我們北斗三號就是要立足自主創新并達到追求卓越的目的，知其難而能攻其難，通過北斗系統把我國核心元器件及部組件的高質量、高可靠推向新高度，為后續重大空間系統全面國產化夯實了專業基礎、做出了優秀示范?！?/p>

惟其艱難，方顯勇毅。從北斗一號至北斗三號，中國航天人走出一條“自力更生開創之路、自主創新奮斗之路、全面國產化的超越之路”，為此，上萬人付出了艱苦卓絕的努力。中國北斗，如今已為全球用戶提供全天候、全天時、高精度服務。回溯北斗三號載荷系統研制之路，每一個精確信號的背后、每一項新功能的獨創與增加，是西安分院青年“嚴、慎、細、實”的忠誠擔當與極致追求。

“只要目標明確，就可以達到”

獲得高精度定位信息，源自原子鐘精確的時間信息傳遞。西安分院團隊研制的導航任務處理機，實現一系列時間、空間的信息精準傳遞。而衡量導航服務性能可靠性的一個重要指標，就是導航完好性。

邊朗2010年研究生畢業后，成為北斗三號研制團隊一員，開始跋涉于“自主完好性監測技術”課題的論證與攻關。因為是新技術，國內外在軌方面沒有技術細節，可參考資料比較少，邊朗帶領6人團隊小組，從定義任務開始，逐步清晰思路。

“傳統方式的導航系統，是通過地面監測站來監測衛星信號是否有異常，這也是GPS、伽利略系統所采用的手段。然而，通過星地之間的信號傳輸方式，會存在時延較長問題。且地面監測站布設有限，只能監測到國內弧段的衛星狀態”。因此，星上自主監測，是我國實現導航服務全球完好性的重要手段。

難點之一在于，邊朗團隊需要同時解決衛星原子鐘自身跳變的異常和導航信號的異常。如何既可以監測衛星的異常情況、沒有漏警，又不能影響衛星正常的工作、不產生虛警，這類兼顧可用性與連續性的難題，就需要創新解決方案。攻關初期，團隊常常工作至凌晨一兩點鐘，他們相互支撐，相互配合，采取了一系列措施，摸索出解決方案。三個月時間，技術方案通過驗證。“找到方向后，就像釘釘子一樣，知道往哪里釘。只要目標明確，就可以達到”。邊朗等人經歷初期短暫的迷茫，找到了方向。

2015年，北斗三號試驗星發射升空，自主完好性監測技術實現在軌運用，后經中國航天科技集團公司組織成果鑒定，技術成果達到國際領先水平。該項技術的成功運用，對民用航空、無人駕駛、生命救援等領域產生直接影響，導航服務性能更優、更加可靠。

為不斷提高定位精度，在組網星階段，西安分院團隊需要在北斗三號導航系統實現一項全新要求：增加信號質量評估。這需要青年團隊將在軌衛星上的信號采集后，通過相關程序設計，按照相應測量指標，實現更高定位精度。

團隊通過多次試驗論證，在衛星上增添“預失真”功能，進行信號補償，有效提升信號質量。有效載荷總體部青年工程師劉晗、楊志梅一次次在授時中心偏僻的山谷里，在有限的時間內采集信號、分析數據、再采集信號……

每一顆升空的衛星，都要經歷西安、北京、授時中心等地的多輪調試?！懊恳活w北斗衛星，都要完成這樣的程序。所有的困難和驚喜，在前面幾顆星體驗得夠深刻，在重壓之下，看到指標都能達到，那一刻很驚喜，挺興奮”，楊志梅回憶。

還記得在山谷測試時，劉晗、楊志梅顧不上夏季的蚊蟲、冬天的冰冷，注意力始終焦灼在十幾個指標是否可以同時滿足標準。尤其在技術規范剛出臺時，測試程序需要不斷優化、驗證。“前面幾顆星的時候，還沒有那么多經驗，每天不停地試，但又沒有明顯進展，壓力特別大”。劉晗和楊志梅不斷總結、討論，向團隊其他前輩請教。當所有指標滿足后，楊志梅長舒一口氣，“終于成了”！積累了經驗和信心，劉晗、楊志梅在之后的測試中，遇到大大小小困難，變得更加堅韌，“一定能搞定，肯定沒問題”！最終，北斗三號衛星的信號質量指標水平可與GPS媲美。

“一定要精益求精，做到世界一流”

載荷系統新技術當中，西安分院青年團隊自主研發混合體制星間鏈路（中高軌聯合工作），實現星與星之間的通信與精密測量，有力保障我國按計劃建成高精度全球衛星導航系統，支持全網衛星“一站式”測控和自主導航同時，還可實現與其他類型衛星互聯，構建天基綜合信息網。

“隨著時間不斷推進，北斗三號衛星任務的需求也在不斷完善，我們內部的分工，也在不斷升級。”北斗三號衛星星間鏈路主任設計師趙雯雯經歷過北斗二號的“洗禮”，2016年起負責北斗三號星間鏈路的關鍵技術攻關和研制工作。

“實現衛星之間的互聯，是從北斗二號到北斗三號的重大跨越。通過星間鏈路的建立，實現整個星座的測控、定軌等，包括在極端情況，比如在地面站失效情況下，衛星自己可通過星間鏈路維持運行，繼續提供定位、導航等服務?！壁w雯雯說。

早在2009年起，星間鏈路課題組已經開始關鍵技術攻關和方案論證工作。當時，多家科研院所同時開展星間鏈路相關課題密集攻關，最終通過“比測”，選出最優技術方案。西安分院課題組常常加班至深夜，成員都沒有怨言，“大家一心想著，要把試驗做好，一定要精益求精，要做到世界一流”。一次階段性試驗，大家完成后，已近凌晨四點，整理好數據，剛好五點鐘。而匯報會將在8點半開始，課題組成員就暫時睡在工作室外的椅子上，等著直接去會場。最終，西安分院星間鏈路相關課題以第一名成績脫穎而出。

西安分院的航天人常常會講，“10000-1=0”，這句標語張貼在西安分院辦公區域墻壁上。不能帶任何問題上天，每一個“1”都不能出錯。一次測試，趙雯雯發現了一個異常數據，快速閃現了一次后，就沒有再出現。“肯定存在不正常，”趙雯雯和團隊為此列了一系列排查項目，連續做了幾天排查實驗，終于找到原因?！皽y試時，因為時間非常短，檢測設備很難抓住那個瞬間，就閃了一下，但我們還是沒有放過這個疑點”，最終，通過設計上的調整與優化，確?！安荒苡腥魏我稽c問題”。

2017年11月5日，北斗三號第一、第二顆組網衛星“一箭雙星”，順利發射，標志北斗衛星導航系統全球組網的開始。趙雯雯完成發射場相關測試任務后，便回到西安測控中心。約一周時間，各項指標均運轉正常，趙雯雯感到“特別滿足，在軌開通、星間建鏈成功，我們都特別欣喜，就跟自己的孩子親手養大一樣，終于成功的那一刻，熱淚盈眶”。

“小能學有所用，中能獨善其家，大能為國鑄劍”

2011年至2013年，北斗衛星多項核心技術正處于關鍵攻關階段。空間微波技術研究所楊飛，作為西安分院有源產品研制的新銳力量，勇挑重任，于同期開展相關課題攻關。按照北斗三號項目要求，西安分院要研制全新高集成、多通道、毫米波段的T/R（收發）組件產品，這也是西安分院首個毫米波段高功能密度比T/R產品?！案呒?、高頻段、大批量意味著設計要精確、組裝要精準?！睏铒w勇挑重擔，經過兩年“外學內攻”，原創性地提出解決方案。“根據產品特點，我們提出了新的設計思路，最大限度綜合多項方案優點，并在生產上采用更加精準、重復度更高的芯片級微組裝工藝，而不是傳統的模塊級組裝，獲得最優性能同時，確保了后續批量星近萬個通道的順利批產?！?p>

2012年6月，原本獲得公派留學資格的楊飛，為保證T/R組件順利交付，決定延期出國，為投產的首批產品保駕護航。圖紙上的每一條線，選用的每一個芯片，使用的每一根金絲，生產的每一道工序，打出的每一個小孔……楊飛熟悉而親切，這是他和團隊的心血，更映照著無數踏實奮進航天人的身影。直至首批組件順利交付后，楊飛才安心出訪求學。該產品在北斗三號16顆衛星上批量應用，創造2億元產值。

楊飛加入航天隊伍11年，個人成長是在北斗三號的核心技術攻關、關鍵部件研制、組網批量交付中鍛造的。他所在的星載固態功率放大器、行波管功率放大器團隊，通過數十年如一日的攻堅克難，實現了我國星載微波功率部組件多項第一，為衛星信號傳輸打通“經絡、骨骼與血脈”?！笆状蔚壒β势骷谲墤?，目前北斗數量最多、功率最大的固態功放和行波管放大器，均是由我們的功率部件團隊研制”。回望研制歷程，雖波折往復，有間斷氣餒，但行動始終堅定，終得碩果累累。

楊飛常以“星光不負趕路人”自勉，自獨立承擔課題任務起，便一往無前。他和愛人說起自己的理想：“小能學有所用，中能獨善其家，大能為國鑄劍”。已經擔任西安分院空間微波技術研究所微波功率部件事業部副主任的他，如今繼續為空間飛行器微波產品的發展揮灑智慧與豪情。

實現“中國的北斗、世界的北斗、一流的北斗”，年輕人心懷航天報國理想，在各類“世界級難題”面前，從未退縮。2013年，朱佳龍碩士畢業后，來到西安分院工作，負責北斗三號大型可展開天線結構與結構技術研究工作?！按笮涂烧归_天線在我們單位是王牌產品，在國際上也屬于研制難度較大的產品，代表國家航天領域某個方向研制技術水平”，年輕的心很快隨著國之重器研制的緊密鼓點，一同跳躍。

這一次在北斗三號上，通過西安分院多年技術攻關，實現了我國自主研發的大型展開天線產品連續在軌成功應用，相比俄羅斯、美國、日本等少數掌握該技術的航天大國，實現了新突破。朱佳龍介紹，“北斗三號實現了全球第一個偏饋式大口徑天線的應用，區別于‘正饋式，有效提升增益水平，信號不會被信號源遮擋，信號顯著增強”。

大型項目工程，不乏激動人心的時刻，也會遇到不期而至的揪心與緊張。一次，天線在軌測試出現故障，團隊一片寂靜，他們從底層源頭逐一排查。一天晚上，一名團隊成員在廠房一角，等待吊車從5米遠處開過來，不到一分鐘的等待時間，連續加班多天的他已靠在墻角睡著……終于把問題解決的時候，朱佳龍還記得那天常走的一段路，充滿歡聲笑語，“大家都在微信群里發紅包、搶紅包，那是真的很開心”。

“質量在我手中，風險常記心中，責任在我肩上，成功不容有失”，“高度警醒，敢于正視問題，靜心沉氣，勇于自我剖析，不讓今日的‘不確定變成明日的‘挺遺憾”“產品質量就是生命”……工作區域內，每一個字，是使命，是壓力，也迎來一次又一次振奮人心。

2017年至2020年，北斗三號進入密集研制、交付、發射階段。時隔一年，楊志梅仍記得，2020年4月，和團隊成員一同乘坐小巴，從西安前往西昌發射基地，進行最后的測試、聯試。小巴車一路向南，春意盎然。由于防疫要求，大家一路上啃點面包，盡量少喝水，“當時覺得挺辛苦，現在回想起來，留下的是難忘與美好”。

“我們總說自己是國家隊，有這樣的使命感和榮譽感”，朱佳龍等年輕人的腳步從未止步。許多次點火升空的時刻，多數航天青年并不會在發射現場。他們在各自崗位繼續進行著技術論證、編寫程序、設計方案、測試，為下一代導航系統建設或其他型號飛行器研制，默默攻關。

“技術要世界一流，人也要世界一流”

西安分院，是北斗導航衛星有效載荷誕生地。多年來，眾多探路人、先行者，以航天報國，上下求索的同時，為實現中國航天技術自主可控，培養出一支青年科技人才隊伍。加入西安分院的年輕人將情懷、責任、才華與汗水，傾注于國家重器的研制工作，在老一輩科研工作者支持與愛護中，飛速成長。

朱佳龍剛來到西安分院工作，就感到“特別親切”，“師父鄭士昆、師兄黃志榮都傾囊相授”。團隊的協作友好、彼此支撐，與自己心中的熱忱、責任感相互感召，“不管出現什么問題，都想要解決好”。在加班時，張立新和年輕人一起討論研究問題；開會討論時，謝軍聽到朱佳龍的想法后，會說“想法不錯”，“多試試”。

“航天工程，不管任何一個產品，都是一個小的系統工程項目，從設計、裝配、試驗，到交付上天，設計師參與整個流程，是一種全過程的歷練?！苯陙恚旒妖埐粌H技術能力得到提升，資源協調、進度把控、試驗準備等各方面統籌工作，都有質的變化。他從一名設計師，成長為分系統副主任設計師，工作更加沉穩干練。

對年輕人鼓勵、信任的同時，張立新等專家對他們也有著高標準的嚴格要求。作為楊志梅的導師，張立新常常向楊志梅等人強調，“千萬不要把問題留到天上”。一次，解決一個突發問題，現場只有張立新與楊志梅，凌晨兩三點，張立新依舊在忘我工作，飯都顧不上吃。楊志梅說：“他們責任心很重，很多時候不那么在乎個人得失，更多的是為大局著想，是有情懷的一群人”。

趙雯雯仍記得張立新對年輕人的期望和要求，“技術要世界一流，人也要世界一流”。自2014年起，趙雯雯作為督導師、技術指導，在工作中培養郭媛媛、陳玲玲等青年設計師，她們很快獨當一面，成長為主任設計師和北斗三號衛星有效載荷總體技術骨干?！按蠹业睦碚撝R都沒有問題，剛開始參與到工程當中，將許多細微經驗講給她們，就會少走很多彎路?！壁w雯雯說。

楊飛的研究生、博士生導師是航天五院和西安分院長期從事衛星通信與導航技術的于洪喜總工程師?！坝诳偛┞劧嘧R的項目經驗和系統工程的思維方法深刻影響著我。他能把工程中看似極其復雜、繁瑣的瓶頸問題迅速提綱挈領、抽絲剝繭，直抵核心與本質”。楊飛記得導師常常強調，解決問題不能花拳繡腿，不能十八般武藝都打一遍，要“一劍封喉”，處理問題要斬亂麻、抓痛點。自2016年起，楊飛成為西安分院最年輕的研究生導師，培養了多名碩、博研究生和青年工程師，帶領團隊，沿著導師足跡，在我國多項重大航天工程研制中，直面挑戰，凝神聚力，繼續進步。

在北斗三號研制過程中，西安分院許多年輕人從略顯青澀的設計師、助理工程師，成長為主任設計師、高級工程師等，非技術崗位的青年骨干，也走上管理崗位。

北斗衛星導航系統作為繼美國全球定位系統、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統、歐盟伽利略衛星導航系統后的全球第四大衛星導航系統，不僅僅是重要空間基礎設施、新基建的重要基礎，更為深遠的影響是，不斷生發積蓄中國航天人自力更生、勇攀高峰的力量。

草木蔓發，春山可望。一代代航天人托舉起“探索宇宙志向，航天強國夢想”。每當抬起頭，星空璀璨，中國“星”，閃耀長空。