原標(biāo)題：26年59星：回望中國北斗的“非凡之旅”

　　◎ 龐丹 科技日報(bào)記者 付毅飛

　　2020年6月23日，由中國航天科技集團(tuán)有限公司五院抓總研制的第55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功發(fā)射。

　　隨著該星進(jìn)入預(yù)定工作軌道，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。

　　攝影 胡煦劼

　　20 世紀(jì)80 年代開始，我國開始探索適合國情的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展道路，形成了“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略。自1994年北斗一號系統(tǒng)工程立項(xiàng)至今，我國用26年的時(shí)間實(shí)現(xiàn)了

　　59顆北斗衛(wèi)星（包括55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星和4顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星）的發(fā)射。

　　回望中國北斗的發(fā)展，是一條各方力量同舟共濟(jì)、攜手拼搏，共同走出的非凡之旅。

　　率先“吃螃蟹”的北斗一號

　　早在北斗工程誕生之前，我國曾在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域苦苦摸索，在理論探索和研制實(shí)踐方面都開展了卓有成效的工作。

　　立項(xiàng)于20世紀(jì)60年代末的“燈塔計(jì)劃”，雖然最終因技術(shù)方向轉(zhuǎn)型、財(cái)力有限等原因終止，但它卻如同黑夜中的明燈，以十余年的設(shè)計(jì)和研制，為五院積累了寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)。

　　精益求精的北斗人 航天五院供圖

　　1983年，以陳芳允院士為代表的專家學(xué)者，提出了利用2顆地球同步軌道衛(wèi)星來測定地面和空中目標(biāo)的設(shè)想。經(jīng)過大量理論和技術(shù)研究工作，雙星定位系統(tǒng)概念逐步明晰。

　　接下來是一步跨到全球組網(wǎng)，還是分階段走？當(dāng)時(shí)引發(fā)了不小的爭議。最終，“先區(qū)域、后全球”的思路被確定下來，“三步走”的北斗之路由此鋪開。

　　1993年初，五院提出衛(wèi)星總體方案，初步確定了衛(wèi)星技術(shù)狀態(tài)和總體技術(shù)指標(biāo)。次年北斗一號系統(tǒng)工程立項(xiàng)，研制工作全面展開。

　　然而，在當(dāng)時(shí)國外技術(shù)封鎖、國內(nèi)部件廠家尚未成熟的情況下，北斗一號研制只能在摸索中起步。據(jù)五院北斗一號總設(shè)計(jì)師范本堯院士回憶，北斗一號的國產(chǎn)化是從太陽帆板做起。“當(dāng)時(shí)很多衛(wèi)星都不敢上，北斗是第一個(gè)‘吃螃蟹’的，硬著頭皮上。”他說。

　　在此后的國產(chǎn)化攻關(guān)中，不論是東方紅三號平臺的橫空出世，還是影響長壽命的關(guān)鍵部件，以李祖洪總指揮、范本堯總設(shè)計(jì)師等為代表的老一輩北斗人，憑借自力更生的創(chuàng)業(yè)精神逐一攻克難關(guān)，終于在2003年建成了北斗一號系統(tǒng)，使我國成為繼美、俄之后第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。

　　同時(shí)，在此過程中積累的建設(shè)和應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及迅速成長的北斗研制隊(duì)伍，為后續(xù)工程建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　北斗二號在激情歲月中成長

　　1999年，五院在全力研制北斗一號衛(wèi)星的同時(shí)，開始了對第二代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的論證。2004年，北斗二號衛(wèi)星工程正式立項(xiàng)研制。

　　為實(shí)現(xiàn)快速形成區(qū)域?qū)Ш椒?wù)能力的國家戰(zhàn)略，以謝軍、楊慧等為代表的北斗人，設(shè)計(jì)了國際上首個(gè)以GEO（地球同步軌道）/IGSO（傾斜地球同步軌道）衛(wèi)星為主、有源與無源導(dǎo)航多功能服務(wù)相融合的衛(wèi)星方案，攻克了以導(dǎo)航衛(wèi)星總體技術(shù)、高精度星載原子鐘等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，打破了國外技術(shù)封鎖，建成了國際上首個(gè)混合星座區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　北斗二號的8年研制，是讓北斗人難忘的激情歲月。2007年，首顆北斗二號衛(wèi)星迎來研制攻關(guān)的關(guān)鍵時(shí)刻。根據(jù)國際電聯(lián)的頻率申請規(guī)則，有限的頻率資源過期作廢。研制隊(duì)伍爭分奪秒完成了所有前期研制，進(jìn)駐發(fā)射場后又大干3天體力活，搬設(shè)備、扛機(jī)柜、布電纜，沒有片刻喘息，緊接著又是200小時(shí)不間斷的加電測試。

　　在這場與時(shí)間的賽跑中，院士、型號老總和技術(shù)人員一起排班，共同戰(zhàn)勝種種考驗(yàn)。不少隊(duì)員因?yàn)樗敛环瓦^度疲勞而拉肚子、發(fā)燒，總設(shè)計(jì)師謝軍3次暈倒……2007年4月16日，首顆北斗二號衛(wèi)星發(fā)射2天后，傳回了清晰的信號，使我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具備了獲得空間頻率資源的資格。此時(shí)，頻率有效時(shí)間僅剩不到4小時(shí)。

　　此后數(shù)年，北斗二號衛(wèi)星發(fā)射連戰(zhàn)連捷。2012年12月27日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務(wù)，成為國際衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)四大服務(wù)商之一。

　　北斗三號開啟創(chuàng)新發(fā)展新征程

　　在北斗二號正式提供區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ环?wù)前，北斗三號全球?qū)Ш较到y(tǒng)的論證驗(yàn)證工作已拉開序幕，確定了建設(shè)獨(dú)立自主、開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)。自此，北斗開啟了創(chuàng)新發(fā)展的新征程。

　　建設(shè)高性能、高可靠的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是我國科技領(lǐng)域中長期發(fā)展規(guī)劃的16個(gè)重大專項(xiàng)之一。相對于北斗二號區(qū)域系統(tǒng)，北斗三號服務(wù)區(qū)域?qū)U(kuò)展至全球，同時(shí)實(shí)現(xiàn)下行導(dǎo)航信號升級與改造等關(guān)鍵技術(shù)突破，為用戶提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

　　北斗三號

　　該系統(tǒng)建設(shè)既是對北斗區(qū)域系統(tǒng)的完善與升級，更是聚焦世界一流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的攀登與跨越。系統(tǒng)建成后性能與GPS相當(dāng)，將使我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

　　自2009年12月起，北斗三號研制團(tuán)隊(duì)在謝軍、遲軍、王平、陳忠貴等專家?guī)ьI(lǐng)下加速沖刺，于2018年成功實(shí)現(xiàn)一年19星發(fā)射，在太空中刷新了“中國速度”。北斗三號全球?qū)Ш较到y(tǒng)不僅提出了國際上首個(gè)高中軌道星間鏈路混合型新體制，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的星間鏈路網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，自主定軌、時(shí)間同步等系統(tǒng)方案，還研發(fā)、建立了器部件國產(chǎn)化從研制、驗(yàn)證到應(yīng)用的一體化體系，徹底打破了核心器部件長期依賴進(jìn)口、受制于人的局面。

　　今日之北斗，已取得史詩般的進(jìn)步和成就。“三步走”的戰(zhàn)略路徑，從“夢想在望”變成“夢想在握”。

　　相關(guān)鏈接>>>>

　　北斗三號牛在哪？

　　新突破實(shí)現(xiàn)聯(lián)通無極限。由于我國北斗系統(tǒng)不能像美國GPS那樣，在全球建立地面站，為了解決境外衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸通道，航天科技集團(tuán)五院北斗三號研制團(tuán)隊(duì)攻克了星座星間鏈路技術(shù)，采取星間、星地傳輸功能一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星與衛(wèi)星、衛(wèi)星與地面站的鏈路互通，這就是說，雖然“看不見”在地球另一面的北斗衛(wèi)星，但用北斗衛(wèi)星的星間鏈路同樣能與它們?nèi)〉寐?lián)系。用星間鏈路技術(shù)實(shí)現(xiàn)太空兄弟間手拉手，心相通，不僅實(shí)現(xiàn)了相互間的通信和數(shù)據(jù)傳輸，還能相互測距，自動“保持隊(duì)形”，可以減輕地面管理維護(hù)壓力。星間鏈路技術(shù)的應(yīng)用中，設(shè)計(jì)了全新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、管理策略和路由策略，解決了不能全球布站進(jìn)行衛(wèi)星境外監(jiān)測的難題，是北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)建設(shè)的一大特色。

　　雙星運(yùn)往發(fā)射塔架 航天五院供稿

　　新技術(shù)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星長壽命。“北斗是一個(gè)開放的系統(tǒng)，中國的北斗，世界的北斗，中國發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是為全人類提供時(shí)間坐標(biāo)和空間坐標(biāo)的基礎(chǔ)設(shè)施，服務(wù)的連續(xù)性和穩(wěn)定性十分重要”，航天科技集團(tuán)五院北斗三號衛(wèi)星總指揮遲軍介紹說，就像停水停電影響城市生活一樣，衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)一旦中斷，國家和社會的正常運(yùn)行會受到很大的影響，因此，對衛(wèi)星導(dǎo)航的可靠性、連續(xù)性提出了苛刻設(shè)計(jì)的要求。為了提高衛(wèi)星在軌服務(wù)的可靠性，北斗三號衛(wèi)星采取了多項(xiàng)可靠性措施，使衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命達(dá)到12年，達(dá)到國際導(dǎo)航衛(wèi)星的先進(jìn)水平，為北斗系統(tǒng)服務(wù)的連續(xù)、穩(wěn)定提供了基礎(chǔ)保證。

　　北斗三號

　　新“神器”讓服務(wù)“零誤差”。為了提高服務(wù)的精度，北斗三號配置了新一代原子鐘，通過提升原子鐘指標(biāo)，提升衛(wèi)星性能、改善用戶體驗(yàn)。原子鐘是利用原子躍遷頻率穩(wěn)定的特性保證產(chǎn)生時(shí)間的精準(zhǔn)性，目前國際上主要有銣原子鐘、氫原子鐘、銫原子鐘等。我國北斗衛(wèi)星采用銣原子鐘，同時(shí)還配置了性能更高的新研國產(chǎn)氫原子鐘。氫原子鐘雖然質(zhì)量和功耗比銣原子鐘大，但穩(wěn)定性和漂移率等指標(biāo)更優(yōu)。相對于銣原子鐘，我國起步更晚，2015年我國研制的氫原子鐘首次在軌應(yīng)用驗(yàn)證，為北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)探索，至今功能、性能十分穩(wěn)定。星載氫原子鐘的在軌應(yīng)用，對于實(shí)現(xiàn)北斗導(dǎo)航定位“分秒不差”，發(fā)揮著重要作用。

　　據(jù)中國航天科技集團(tuán)五院介紹，北斗三號的服務(wù)能力較北斗二號拓展了10倍，在通信、電力、金融、測繪交通、漁業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域，更多的人可以享受到北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的普惠服務(wù)。

　　>>>>北斗大事記

　　1

　　1994年北斗一號系統(tǒng)工程立項(xiàng)。

　　2

　　2003年北斗一號系統(tǒng)建成，我國成為繼美、俄之后第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。

　　3

　　2004年北斗二號衛(wèi)星工程立項(xiàng)。

　　4

　　2009年12月北斗三號立項(xiàng)。

　　5

　　2012年成功建成國際上首個(gè)混合星座區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務(wù)，北斗系統(tǒng)成為國際衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)四大服務(wù)商之一。

　　6

　　2018年12月27日，北斗三號基本系統(tǒng)正式向“一帶一路”及全球提供基本導(dǎo)航服務(wù)，中國北斗距離全球組網(wǎng)的目標(biāo)邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。

　　7

　　2019年12月底，全球系統(tǒng)核心星座部署完成，對北斗導(dǎo)航系統(tǒng)全球組網(wǎng)的順利完成具有里程碑式重要意義。

　　8

　　2020年6月23日，第55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星成功發(fā)射，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。

　　9

　　未來計(jì)劃2035年，以北斗系統(tǒng)為核心，建設(shè)完善更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系。

　　另外，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展至今，也離不開兢兢業(yè)業(yè)運(yùn)送每一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星上天的“北斗專列”——長征三號甲系列運(yùn)載火箭。下面這張長圖帶你認(rèn)識他們。

　　來源：科技日報(bào) 文中圖片及視頻均由作者提供