浩瀚寰宇航天夢，志存高遠(yuǎn)沖霄漢

肖貞林

2020年7月31日，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通，意味著我國自主建設(shè)、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已全面建成，中國北斗開啟了服務(wù)全球、造福人類的新篇章。而在北斗研制的過程中，科研人員展現(xiàn)了獨特的中國智慧，為世界貢獻(xiàn)了創(chuàng)新的中國方案。

我國的北斗系統(tǒng)不能像美國的GPS那樣在全球建立地面站，因此為了解決境外衛(wèi)星的管控問題，我國的科研人員在衛(wèi)星之間搭建的通信測量鏈路，實現(xiàn)了衛(wèi)星與衛(wèi)星、衛(wèi)星與地面站的建鏈互通，能夠讓我們看不見的、在地球的另一面的北斗衛(wèi)星，與我們頭頂?shù)谋倍沸l(wèi)星取得聯(lián)系。星間鏈路是北斗系統(tǒng)實現(xiàn)全球服務(wù)的關(guān)鍵，是自主運行的前提。

在星間鏈路技術(shù)的背后，有這樣一個身影，作為系統(tǒng)設(shè)計師，他帶領(lǐng)團(tuán)隊突破了北斗三號星間鏈路載荷關(guān)鍵技術(shù)，解決了星間快速聯(lián)通建鏈、時分突發(fā)精密測量等難題，他就是中國科學(xué)院國家授時中心正高級工程師——高帥和。

筑夢霄漢，摸索前行

高帥和本科就讀于吉林大學(xué)交通工程專業(yè)，大三開始在國家交通工程領(lǐng)域知名專家王殿海教授的指導(dǎo)下開展科研工作。“那個時候智能交通在國內(nèi)剛剛起步，遇到的難題是無法精確定位。”所以在碩博階段，他毅然選擇了哈爾濱工程大學(xué)的導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制專業(yè)繼續(xù)深造，專心研究衛(wèi)星導(dǎo)航接收機，解決技術(shù)難題。

在哈爾濱工程大學(xué)的科研生活，高帥和感到充實而滿足，他像一塊海綿孜孜不倦地吸收著知識，掌握了大量衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域相關(guān)的前沿技術(shù)。“在哈爾濱工程大學(xué)碩博連讀的經(jīng)歷對于我日后的科研幫助很大，我有幸遇到了導(dǎo)師趙琳教授，他告訴我，做科研，要先熟悉一個大方向，不能急于做一個小方向。”正是在趙琳教授的諄諄教誨下，高帥和始終堅持多“摸索”，他用2年時間把衛(wèi)星接收機的基帶、射頻、天線全部“摸索”了一遍，也將產(chǎn)品熟悉了一遍。“摸索”讓高帥和發(fā)現(xiàn)了許多新問題，他的博士畢業(yè)論文就是當(dāng)時面臨衛(wèi)星導(dǎo)航接收機應(yīng)用受限的情況下開展的研究，論文提出了一些創(chuàng)新的方法，為超緊組合的工程實現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，還獲得哈爾濱工程大學(xué)優(yōu)秀博士創(chuàng)新課題支持。

畢業(yè)前夕的一個偶然機會，讓高帥和與國家最高科技獎、“兩彈一星”功勛孫家棟院士在2011年中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會上相遇，短暫的交談影響了他對未來工作方向的選擇。“我和孫家棟院士都是遼寧瓦房店人，是同鄉(xiāng)，交流起來很親近，談話間我被孫院士航天報國的情懷所感染。所以在面臨就業(yè)抉擇時，我毅然選擇了中國電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所。”2012年夏天，高帥和前往四川成都，投身于我國剛剛起步的北斗三號工程，并承擔(dān)了其中難度極大、指標(biāo)極高的星間鏈路載荷的研制，開啟了他與北斗相伴前行的科研旅程。

如今的高帥和回憶起求學(xué)經(jīng)歷，他用了8個字概括“源于榜樣，持續(xù)轉(zhuǎn)換”。在多年求學(xué)的道路上，榜樣的力量引領(lǐng)著他不斷轉(zhuǎn)換領(lǐng)域、轉(zhuǎn)變方向，從一個使用者變成現(xiàn)在的設(shè)計者，但初衷始終未曾改變，他要成為對國家有用的人。

情系楚囊，弘毅篤行

2009年，北斗三號工程正式啟動建設(shè)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要，自主建設(shè)運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時、高準(zhǔn)確定位，同時實現(xiàn)高精度導(dǎo)航和授時服務(wù)的國家重要時空基礎(chǔ)設(shè)施。

高帥和加入北斗三號工程建設(shè)的那一年，北斗三號衛(wèi)星的諸多關(guān)鍵技術(shù)都亟待攻關(guān)。“我國北斗系統(tǒng)在國土范圍之外的地面站很少，衛(wèi)星一但飛到地球的另一面，就相當(dāng)于失聯(lián)。”高帥和介紹說，如果我們的星間鏈路載荷能夠可靠運行，讓星與星之間建立穩(wěn)定的鏈接，就可以讓孤立的衛(wèi)星組成一體的網(wǎng)絡(luò)。只要任何一顆星能和地面連接，就可以實現(xiàn)整個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確運行。這樣，就能解決境外不可觀測的難題，實現(xiàn)北斗系統(tǒng)從區(qū)域走向全球。

當(dāng)然，實現(xiàn)星間鏈路技術(shù)并非只是“地面站難以全球范圍布站”的權(quán)宜之計，更關(guān)鍵的是保證“自主導(dǎo)航”。所謂自主導(dǎo)航，就是指“即使地面站全部失效，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星也能通過星間鏈路維持一定的時空基準(zhǔn)提供定位和授時服務(wù)”。

“北斗創(chuàng)新的這個星間鏈路技術(shù)，能夠讓不可見的衛(wèi)星和我們?nèi)匀豢陕?lián)通，這個聯(lián)通既要包括信息上的聯(lián)通（通信）、也要包括距離上的聯(lián)通（測量），滿足我們應(yīng)急測控、自主運行的要求，進(jìn)而提高導(dǎo)航系統(tǒng)的工作效率，確保我們國家導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性。”高帥和做的這項工作一干就是3年，用他自己的話說這是：“三年磨一鏈（路）”。高帥和以第一完成人獲得了中國電子科技集團(tuán)公司科技進(jìn)步獎。同時，他作為北斗三號首發(fā)星團(tuán)隊主要成員獲得了2015年中央電視臺年度十大科技創(chuàng)新人物（團(tuán)隊）稱號，2015年度國防科技工業(yè)年度創(chuàng)新人物（團(tuán)隊）稱號。

2015年3月30日21時52分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號丙運載火箭，將我國首顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空。“我們實現(xiàn)了星間精密測量精度達(dá)到亞納秒量級，這也是咱們國家首次在軌連續(xù)運行的厘米級精度的星間測量鏈路。”在這顆衛(wèi)星的背后也凝結(jié)著高帥和的自豪和遺憾。

高帥和回憶起最困難的一段時間是2014年下半年。為了確保北斗三號首發(fā)星按時發(fā)射，他與團(tuán)隊幾乎處于“白加黑、5+2”的沒日沒夜工作模式，壓力巨大。“我記得有一次加班到凌晨2點，迷迷糊糊拿起酒精當(dāng)水喝，之后跑了幾家醫(yī)院，還好最后并無大礙。第二天早上8點30分，我又準(zhǔn)時出現(xiàn)在了工作崗位上。”高帥和知道這一切都是為了北斗，為了至高無上的國家利益，“此時，我們不拼誰拼，我們不上誰上”。

除了工作的強度高、壓力大之外，高帥和的家庭也面臨著變故。“我的父親查出肝硬化晚期，父親怕影響我工作，很長一段時間都是自己在默默地強忍著病痛的折磨，我?guī)缀鯖]有時間在父親身邊盡兒子應(yīng)盡的義務(wù)，這也是我一直難以釋懷的遺憾。”高帥和說起父親，眼睛里總是帶著淚花，他始終記得首顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射成功的那個夜晚，“我發(fā)了一條狀態(tài)：‘親愛的爸爸，兒子想您！可我真的再也見不到他了。”那些遺憾隨著首顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射升空，也無法減少半分，但高帥和知道：為了國家，有些事情必須做。

4年之后，2019年，高帥和面臨的任務(wù)是國家更高精度的空間原子鐘要發(fā)射升空，對高精度的星地時差測量提出了更高的要求，這一次精度要求達(dá)到皮秒量級。為此，高帥和在北斗星間鏈路原班人馬的基礎(chǔ)上集中了國內(nèi)優(yōu)勢力量，組成“國家隊”，對載人航天空間站高精度時頻實驗系統(tǒng)星地微波鏈路項目迅速開展方案論證。

為了更好地完成國家任務(wù)，也為了追求科研方向的突破，高帥和做出了人生中又一個重要決定，他從中國電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所來到了中國科學(xué)院國家授時中心，統(tǒng)籌大系統(tǒng)星地精密時差測量的工作。“我認(rèn)為，個人發(fā)展要融入國家命運，一定是國家需要什么，我們就做什么，要在重大任務(wù)中發(fā)揮作用、服務(wù)國家重大工程，這是評價科研工作者最重要的KPI（關(guān)鍵績效指標(biāo)）。”

時空寂遠(yuǎn)，弄潮向濤

2020年，高帥和正式入職中國科學(xué)院國家授時中心，并入選了中國科學(xué)院“西部引進(jìn)人才”、陜西省高層次人才引進(jìn)計劃。他坦言來此工作除了想要更好地完成國家重大任務(wù)，同時也被國家授時中心張首剛主任的那種“建設(shè)空天地一體的國家授時體系”的雄心壯志所感動，“時間是一個國家的基本信號，它就好比一個國家跳動的心臟。國家利益到了哪里，時間服務(wù)就必須跟到哪里”。

除此之外，高帥和對商業(yè)航天的發(fā)展也投入了許多關(guān)注，“單純靠國家投入發(fā)展航天事業(yè)的模式是需要改變的，商業(yè)航天是未來的大勢所趨”。數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2018年全球發(fā)射衛(wèi)星超過400顆，2019年發(fā)射衛(wèi)星突破500顆;而2020年僅星鏈計劃已入軌833顆。可以預(yù)見未來每年衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量會數(shù)以千計，甚至更多。

為此，高帥和和團(tuán)隊瞄準(zhǔn)商業(yè)航天星座/星群測運控業(yè)務(wù)需求，提出面向動態(tài)地面測控節(jié)點資源的智能測運控調(diào)度方法，設(shè)計了測控、授時一體化地面站系統(tǒng)，研發(fā)了小型化測控盒子產(chǎn)品。“我們也希望利用先進(jìn)的技術(shù)為中國商業(yè)航天構(gòu)建差異化的具有時間特色的測運控服務(wù)提供全面的技術(shù)支撐。”高帥和說。

多年的科研經(jīng)歷，讓高帥和清醒地意識到，航天項目是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，從來不是某個人的單槍匹馬、力挽狂瀾，而是整個團(tuán)隊的協(xié)同努力、集智攻關(guān)。“所以我講到這些科研成果的時候，不是我、是我們。一句話總結(jié)就是‘功成不必在我，但功成必定有我。”未來，他也將和團(tuán)隊一起，致力于國際領(lǐng)先的空間精密測量技術(shù)研究，為國家建成立體交叉的時頻體系而奮斗。

（責(zé)編：蘇寒山）

專家簡介

高帥和，1986年10月生，中國科學(xué)院國家授時中心正高級工程師、中國科學(xué)院西部引進(jìn)人才、陜西省高層次人才、國家科技專家?guī)鞂＜摇⒅袊娮訉W(xué)會高級會員、中國宇航學(xué)會高級會員。長期從事國家重大專項北斗三號工程、載人航天空間站工程等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和型號研制任務(wù)。主持和參與了多項國家重大專項和省部級項目，在衛(wèi)星導(dǎo)航、星間鏈路、空間時頻等技術(shù)領(lǐng)域取得了諸多原創(chuàng)性成果。目前已完成國防科技成果鑒定2項，已授權(quán)國家/國防專利十余項，發(fā)表高水平論文40多篇，獲得中國電子科技集團(tuán)公司科技進(jìn)步獎三等獎（排名第1）。作為團(tuán)隊主要成員獲得中央電視臺年度十大科技創(chuàng)新人物（團(tuán)隊）稱號，國防科技工業(yè)年度創(chuàng)新人物（團(tuán)隊）稱號，中國電子科技集團(tuán)公司年度十大創(chuàng)新團(tuán)隊稱號。