李紹前：在星辰軌道上寫下中國坐標(biāo)

李紹前很自豪，是他們這群初出茅廬的年輕人完成了這項(xiàng)很多人都認(rèn)為不可能完成的任務(wù)。他一直認(rèn)為，弘揚(yáng)龍泉青瓷之美，不能孤芳自賞，要讓年輕的消費(fèi)者與青瓷“產(chǎn)生連接”。

自古以來，中國人就利用北斗七星明方向、辨方位。而今，一顆顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星在天際組網(wǎng)形成全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為人類提供著一流的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)。作為中國自主創(chuàng)新的結(jié)晶，北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展彰顯著一批中國航天青年向著星辰大海進(jìn)發(fā)的不屈志氣。

1988年出生的山東小伙兒李紹前，碩士畢業(yè)后加入中國科學(xué)院北斗團(tuán)隊(duì)，28歲成為北斗三號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)最年輕的主任設(shè)計(jì)師，如今已擔(dān)任中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院導(dǎo)航衛(wèi)星總體研究所常務(wù)副所長。他主持北斗地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)空間段研制建設(shè)，創(chuàng)新驗(yàn)證北斗星間鏈路等多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，完成北斗導(dǎo)航服務(wù)從亞太走向全球的關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證。他參與完成14顆北斗三號(hào)衛(wèi)星研制和發(fā)射，參與發(fā)明國際領(lǐng)先的全自主可控導(dǎo)航衛(wèi)星專用平臺(tái)，刷新了導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)世界紀(jì)錄。

屬于年輕人的機(jī)會(huì)

2004年，航天英雄楊利偉的一場(chǎng)演講，讓還在讀高二的李紹前深受鼓舞。2006年高考，他毅然選擇報(bào)考哈爾濱工業(yè)大學(xué)。碩士即將畢業(yè)時(shí)，當(dāng)?shù)弥虾Ｎ⑿⌒l(wèi)星工程中心在研制北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，李紹前踴躍報(bào)名。入職后，他一頭扎進(jìn)了衛(wèi)星設(shè)計(jì)工作中。

作為大規(guī)模、高服務(wù)性能的巨型復(fù)雜航天系統(tǒng)，中國北斗系統(tǒng)的建設(shè)歷經(jīng)26年的艱辛探索，才逐步實(shí)現(xiàn)從區(qū)域到全球的服務(wù)能力。李紹前介紹，“由于北斗三號(hào)的技術(shù)跨越很大，考慮到中國科學(xué)院在技術(shù)創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究方向上的優(yōu)勢(shì)，從2009年起，我們單位也參與到北斗三號(hào)的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)以及北斗三號(hào)的試驗(yàn)星、組網(wǎng)星的研制過程中來。”

“應(yīng)該說我們是加入北斗項(xiàng)目的一支全新的團(tuán)隊(duì)，其中只有大概1/3的人此前做過航天。我們?cè)?015年做過統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)整個(gè)團(tuán)隊(duì)的平均年齡只有31歲，團(tuán)隊(duì)中的大部分人都是像我一樣的年輕人。”李紹前說。

李紹前接到的第一項(xiàng)工作任務(wù)，被他稱為“給北斗找Bug”，其實(shí)是把天上的衛(wèi)星搬到地面，建立一個(gè)1∶1的仿真驗(yàn)證系統(tǒng)。北斗三號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)由分布在3類不同軌道的30顆衛(wèi)星組成，每顆衛(wèi)星有近百臺(tái)設(shè)備、數(shù)百個(gè)軟件，所有的細(xì)節(jié)都要等效建模，所有的關(guān)鍵技術(shù)也都要在地面完成驗(yàn)證。

“航天發(fā)射是不允許失敗的，因?yàn)樾l(wèi)星一旦發(fā)射上天，出了問題沒有辦法進(jìn)行維修。因此衛(wèi)星在設(shè)計(jì)建造完成之后，一定要保證它能夠百分之百一次成功。”李紹前說。

最初，對(duì)剛邁出大學(xué)校門、學(xué)機(jī)械電子專業(yè)的李紹前來說，“導(dǎo)航時(shí)頻系統(tǒng)”“厘米級(jí)星間測(cè)距”等專業(yè)術(shù)語很陌生。但他從不氣餒，“不懂，就去問同學(xué)、同事，問比我們資深的工程師，憑著一腔熱血、一股志氣迎難而上”。

面對(duì)無國外文獻(xiàn)可參照、無國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)可參考、無成熟系統(tǒng)可借鑒的難題，李紹前帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)埋頭苦干，研制幾十臺(tái)設(shè)備，編寫十幾萬行代碼，突破了10余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了地面只用一天時(shí)間就可完成星座60天全要素仿真運(yùn)行，大大加快了系統(tǒng)的演進(jìn)迭代速度。

歷時(shí)5年，團(tuán)隊(duì)終于研發(fā)出地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)、空間段驗(yàn)證分系統(tǒng)，成功模擬了整個(gè)北斗系統(tǒng)的等效運(yùn)行，也填補(bǔ)了我國復(fù)雜巨型航天系統(tǒng)地面試驗(yàn)的技術(shù)空白。李紹前很自豪，是他們這群初出茅廬的年輕人完成了這項(xiàng)很多人都認(rèn)為不可能完成的任務(wù)。

不走別人走過的路

2015年3月30日，中國科學(xué)院抓總研制的第一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，也是首顆新一代北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射。時(shí)隔多年，李紹前仍清晰記得那天的激動(dòng)心情，以及當(dāng)時(shí)北斗三號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師林寶軍淚流滿面的模樣。

“我們單位從來沒有做過這種難度的高軌道衛(wèi)星，大家心里面‘壓力山大’。”這顆試驗(yàn)星的新技術(shù)超過70%，為整體優(yōu)化衛(wèi)星的性能、增加可靠性，李紹前和團(tuán)隊(duì)改變了衛(wèi)星建設(shè)傳統(tǒng)的分系統(tǒng)模式，創(chuàng)新使用了“功能鏈”設(shè)計(jì)理念和發(fā)射方式。

以往像北斗這樣的“大塊頭”衛(wèi)星，研制要3-5年時(shí)間，發(fā)射周期至少需要60天。然而按照北斗系統(tǒng)建成計(jì)劃節(jié)點(diǎn)倒排，研制和發(fā)射周期都必須大幅壓減，“用技術(shù)搶時(shí)間”成為擺在團(tuán)隊(duì)面前的難題。

2018年，林寶軍總師提出，“發(fā)射場(chǎng)測(cè)試60天，能不能壓縮到40天以內(nèi)？”接到任務(wù)后的李紹前幾乎不眠不休，反復(fù)琢磨、論證，創(chuàng)新提出設(shè)計(jì)思路，歷時(shí)一周畫出流程圖。他將北斗的一箭雙星交叉并行，最后整個(gè)流程定格在33天。

僅在9個(gè)月內(nèi)，中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院的北斗團(tuán)隊(duì)就成功發(fā)射了8顆衛(wèi)星——這樣的歷史紀(jì)錄也讓團(tuán)隊(duì)一戰(zhàn)成名。基于專用導(dǎo)航衛(wèi)星平臺(tái)的創(chuàng)新，李紹前榮獲2020年度上海市技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

李紹前說，自己和團(tuán)隊(duì)敢想敢干，關(guān)鍵得益于榜樣的激勵(lì)，“航天跟其他的行業(yè)不太一樣，它應(yīng)用新技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)特別大，但林寶軍總師始終要求我們堅(jiān)持創(chuàng)新，不走別人走過的路”。

如何規(guī)避創(chuàng)新帶來的極大風(fēng)險(xiǎn)？關(guān)于人們慣常了解的木桶原理和短板效應(yīng)，林寶軍自創(chuàng)的“長板理論”讓李紹前銘記在心。“解決同一個(gè)問題，我們都會(huì)準(zhǔn)備兩種技術(shù)方案，用創(chuàng)新的方案做主份，用傳統(tǒng)的方案做備份。我們力求用長板把短板補(bǔ)齊，即便長板不能發(fā)揮作用，我們還能用短板作為支撐。”李紹前說。

前行永無止境

距離2020年北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通已過去近5年，北斗團(tuán)隊(duì)近來在忙什么？

李紹前說，按照規(guī)劃，我國將在2035年前建成更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系。他們正在進(jìn)行新一輪的技術(shù)探索和驗(yàn)證工作，比如對(duì)未來能提供更高精度時(shí)間信號(hào)的原子鐘、新型星間鏈路等技術(shù)進(jìn)行全新的在軌驗(yàn)證，“最近測(cè)試下來的指標(biāo)都特別好”。

北斗體系的未來值得期待。“它不僅僅給距離地表1000公里的用戶提供服務(wù)，還要將服務(wù)范圍擴(kuò)展到室內(nèi)、水下、隧道里，甚至擴(kuò)展到地月空間、火星上。”李紹前說。

在忙碌的工作之余，李紹前還和單位的其他青年黨員組成了“弘揚(yáng)新時(shí)代北斗精神”報(bào)告團(tuán)，目前已在校園、科研院所先后舉辦20余場(chǎng)青年宣講會(huì)。

李紹前記得，有一名高中生在聽完講座后對(duì)原子鐘的問題非常感興趣，并和他們進(jìn)行了詳細(xì)的溝通。“后來他告訴我們，他的高考志愿就報(bào)了北京大學(xué)物理系，現(xiàn)在正在學(xué)習(xí)和研究這方面的內(nèi)容。”

李紹前感慨，當(dāng)年自己就是因?yàn)闂罾麄サ囊粓?chǎng)講座與航天結(jié)緣，如今很榮幸又能以這種方式影響更多年輕人。他愿繼續(xù)貢獻(xiàn)自己的力量，激勵(lì)更多中國青年投身國家的科技建設(shè)和長遠(yuǎn)發(fā)展。

北斗是一場(chǎng)堅(jiān)持創(chuàng)新的遠(yuǎn)征。李紹前相信，前行永無止境。