他们，用接续奋斗托举起“中国北斗”

他们，用接续奋斗托举起“中国北斗”

——北斗全球导航系统背后的科研工作者故事

　　2020年6月23日9时43分，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空，约30分钟后进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。至此，我国北斗工程完成了“三步走”战略，55颗导航卫星在天疆部署出一盘“大棋局”。

　　这些闪耀在苍穹的北斗卫星，每一颗都凝聚着科研人员的心血与奉献。几代北斗人经过近30年探索实践，见证了北斗系统从无到有，从有源定位到无源定位，从服务中国到服务亚太，再到全球组网的发展历程。

　　选择自力更生、自主创新的道路，需要志气和勇气，更需要执着和热忱。北斗人始终坚持“自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越”的精神，用匠心打造精品，创造出“中国北斗”一个又一个奇迹——他们，才是夜空中最亮的星。

远望六号船在太平洋上精准测控，助力北斗三号“收官星”入轨。新华社发

　　永葆北斗的风骨与灵魂

　　讲述人：北斗一号卫星总设计师、中国工程院院士 范本尧

范本尧 资料照片

　　听闻北斗三号最后一颗全球组网卫星发射成功的消息，我既欣慰，又兴奋。从1994年立项开始，经过几代北斗人的艰苦奋斗、攻坚克难，我们终于建成了世界一流、有中国特色、自主创新的北斗卫星导航系统。

　　如果说自力更生是北斗的风骨，那么自主创新则是北斗的灵魂。

　　北斗卫星导航系统的先进性和独创性主要表现为：

　　首次成功采用了由“3颗地球静止轨道（GEO）卫星+3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星+24颗中圆地球轨道（MEO）卫星”组成的多轨混合星座，提高了我国周边地区的定位精度，明显优于美国GPS，同时大大提高了星座的鲁棒性（即系统的健壮性）和生存能力；

　　在世界上首次成功采用了ROSS+RNSS导航双体制，不仅具备了系统的备份，同时又具有报文通信功能；

　　成功采用了先进的Ka频段星间链路，部分卫星首次使用了激光星间链路，组成了高、中、低轨星座间以及地面站间的通信链路，不仅提高了定位精度，也解决了国外无法建站的难题；

　　打破技术封锁，自主成功研制出导航卫星的关键部件，特别是核心部件星载高精度原子钟；

　　经过刻苦攻关，北斗卫星部件已100%实现国产化，打破了核心部件长期依赖进口、受制于人的局面。

　　我国发展卫星导航的起点可追溯到1969年，当时美国已根据多普勒测速原理，研制了“子午仪”卫星导航系统，为船舶实现一定量级的定位精度。我国也适时开展了卫星导航工程研制，命名为“灯塔一号”，至20世纪70年代末已完成技术攻关和初样阶段的整星各项地面试验。考虑到当时国外已开始了更先进的GPS导航系统研发，中央决定终止“灯塔一号”正样研制工作。项目研制虽然停止了，但通过“灯塔一号”，我们不仅积累了经验，还培养了一批高素质科研人员，为后来北斗卫星导航工程的研制打下了基础。

　　1983年，中国卫星测量、控制技术奠基人陈芳允院士首次提出“双星定位”原理。1990年前后，在他的主持下，我国利用在轨的两颗东方红二号甲通信卫星成功地进行了原理验证。后来，在航天五院童铠院士的组织下，又完成了卫星导航全系统的地面模拟实验，验证了工程大系统的可行性。1990年前后，我组织开展了双自旋导航卫星平台的技术攻关。1994年2月，北斗卫星导航系统工程正式立项。1995年，时任东方红三号通信卫星总设计师的我，为尽早满足用户导航定位的迫切需求，提出了导航卫星改用大容量的东方红三号三轴稳定卫星平台的建议，这样既能提高一倍使用率，延长三分之一寿命，还可缩短研制周期。由于第一颗东方红卫星定点失败，部分同志对此有顾虑。我详细分析了定点失败的原因，指出不是卫星方案和分系统的问题，而是局部质量问题，只要把好质量关，肯定能成功。最终，改用东三平台的建议得到了上级主管部门批准。

　　2000年10月和12月，我国连续成功发射两颗北斗卫星，标志着我国第一代北斗卫星导航系统的建立，使我国成为世界上第三个拥有卫星导航系统的国家。

　　20多年来，从方案到途径、路线再到功能，北斗始终保持着中国特色，而“自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越”的北斗精神也始终在一代又一代北斗人身上得以彰显。

　　目前，北斗四代正在论证中。如何进一步提高导航定位精度？如何与大数据、人工智能等领域创新融合，形成统一的国家时空基准系统？北斗作为其中的核心力量，任重道远。

　　朝着北斗出发，前行永无止境

　　讲述人：北斗二号卫星系统总指挥、总设计师 杨慧

杨慧 资料照片

　　参与北斗一代工作，是在北斗一号正式立项之后。北斗一号是我成长的摇篮，我对它充满了感恩之心。

　　2003年下半年，北斗要再立项，北斗一号总指挥李祖洪副院长和总设计师范本尧院士奉命组建队伍，我前往北斗二号报到。项目论证了约一年时间，2004年8月31号正式立项，我们马上着手设计工作。北斗二号虽已完成可行性技术论证，但还面临很多挑战。例如，作为时间维持系统中的关键技术，原子钟的活动受温度影响极大，为了让它稳定工作，技术要求是0.2℃的波动。然而在太空中，没太阳的时候是－273℃，太阳一照则达到150—160℃。在这样的温差环境下，要求原子钟每24小时只能变化0.2℃，难度较大。

　　面对一个又一个问题，我们不断提出想法，再验证，再推翻，一点点向前推进。那段时间用“激情燃烧”来形容一点也不为过。到了晚上，办公室的灯光总是特别亮。

　　我们就这样不停地连轴转，直到2007年4月，我们顺利把试验星“打”到了天上。

　　北斗是一个庞大的系统工程，需要高度的专业协作。卫星一入轨，就要展开20多米的太阳翼，这需要一系列操作。很多卫星在200公里的高度就与火箭分离了，我们要用自己的推进系统让它一步步“爬”到35780公里的高度上去。即便卫星完全入轨交付使用，也不代表大功告成。卫星在轨的寿命是十来年，在此过程中还有很多事情要做，包括如何避免它在太空中经历“狂风骤雨”（太阳风、电磁辐射、高能粒子辐射等）而“伤风感冒”。我们要一直呵护它，直至它寿命终结，再把它安全送入“坟墓轨道”，以免影响后来的卫星在同样的轨道上工作。

　　十几年来，我们一直默默地奋斗。无论白天还是黑夜，所有管在轨的同事24小时待命，因为遇到问题时响应要快，我们的处置标准是接到电话10分钟内必须发出指令单和要求。

　　记得去年北斗二号“打”最后一颗收官卫星，凌晨3点左右，我们下山去食堂吃夜宵。食堂为我们准备了庆功的啤酒。借着那瓶啤酒，我让自己嚎啕大哭了一次，本以为会如释重负，但在那一刻，心情却很复杂。

　　我们曾写过一篇文章，叫《北斗的“三生三世”》。从北斗一号到北斗三号，从无到有，从区域服务到全球服务，我们的灵魂、追求、目标、初心没变，却一次次脱胎换骨。建设北斗一号，是为了从无到有“求生存”，在我们的领空范围内有安全保障。建设北斗二号，是为“再生再世”服务。我们追求的是有效服务，即服务精度，以中国为中心覆盖1/3个地球。到了北斗三号，就是“三生三世”，北斗再一次脱胎换骨，系统精度更高，并且覆盖全球。

　　最近，北斗三号最后一颗导航卫星实现全球组网，好几代人的夙愿在我们这一代人手里实现了。然而，人们对于时间和位置的精度要求永无止境，这就要求北斗系统继续往前走。我们也将一直前行，朝着北斗，永无止境。

　　北斗人，用导航定位人生

　　讲述人：中国空间技术研究院西安分院导航所所长 蒙艳松

　　蒙艳松 资料照片

　　自2005年正式步入航天领域，我已与北斗工程结缘15年。加入北斗团队后，我潜心钻研，很快就开始负责多个星间链路预研和北斗二号试验星等型号任务。

　　2009年前后，北斗三号启动建设，目标是到2020年实现由区域向全球的跨越，建成“自主可控、服务全球、富有特色、局部领先”的世界一流卫星导航系统。中国空间技术研究院西安分院作为卫星有效载荷研制的主力军，曾负责北斗一号、北斗二号全部有效载荷的研制任务，当然要积极承担起北斗三号这一难度大、要求高的工程。当时，工程组织星间链路可行性论证，国家重大项目立项也进入了关键期，我们义无反顾地接过了北斗全球导航系统先期论证的重任，同时承担了涉及星间链路的全部三个重大专项研发课题。

　　北斗三号起点很高，要实现100%国产化，2到3年内要完成所有组网星的交付，难度可想而知。其中，建立星间链路是北斗系统实现由区域向全球跨越的基础和关键。

　　论证北斗三号全球导航系统星间链路的日子是难忘的。为了获得更优的比测结果，我们不断调整测试方案，反复梳理测试流程。正是在这种精益求精、追求极致的过程中，我们突破了一个又一个技术瓶颈，实现了性能指标从优到更优的跨越。

　　2013年，北斗三号试验星工程立项，需要在三种轨道30颗卫星星座中建立网络化、高精度测量型的星间链路，系统复杂、体制新、方案新、技术新，在国际上尚属首次。接下来的两年里，我们又开始与时间赛跑，跟技术较真，联合国内优势单位完成了三颗试验卫星载荷的研制、交付与在轨试验。我们在国际首次提出混合体制星间链路系统方案，突破了短信号精密测距、大规模相控阵天线在轨自主校准等全套关键技术，为北斗全球系统及时开展试验卫星工程在轨验证扫清了技术障碍。以星间链路为代表的关键技术均得到在轨验证，功能性能满足工程要求，使我国北斗导航卫星星间链路技术处于国际领先地位，圆满完成了试验任务。

　　试验星工程完成后，组网星任务接踵而至。我们努力推动组网星有效载荷性能的再次提升，同时打造了一支专业的人才梯队。如今，20颗组网星在轨运行稳定，我们通过打造出一批星上核心系统及产品，让全球定位导航授时精度全面满足用户要求，创造了导航卫星有效载荷的中国精度、中国质量与中国速度。

　　北斗人的工作并没有结束，我们将继续为北斗导航卫星系统的发展，为祖国的航天事业铸就新的辉煌。

　　“能提高北斗系统性能的事，我们干！”

　　讲述人：北斗三号控制分系统副主任设计师 陈斌

陈斌 资料照片

　　2020年6月23日，北斗三号最后一颗组网星在西昌卫星发射中心成功发射。星箭分离71秒后，太阳翼成功展开，相比同轨道其他卫星缩短了约30分钟。这颗创新性地采用了太阳翼展开时序优化设计方案的卫星，通过箭载摄像头传回了“羽翼伸展，金光璀璨”的影像，为北斗全球组网留下了浓墨重彩的一笔。

　　为了实现这“精彩一展”，中国航天科技集团五院502所北斗三号控制分系统研制团队细心完善技术方案，多角度全方位验证，确保更改万无一失。

　　今年是我加入中国航天大家庭的第10个年头。10年来，我参与完成了31颗北斗导航卫星的研制，先后20次奔赴基地执行任务，经历了北斗二号、北斗三号的磨砺与洗礼，一步步成长为能够独当一面的北斗人。

　　2011年春，正值北斗二号密集发射期，我光荣地加入了北斗团队，参与到北斗二号研制任务中。正是在那里，我学到了职业生涯的第一课。

　　在发射场模飞测试北斗二号MEO（中地球轨道）双星时，开始很顺利，但从对日姿态转为对地姿态时，却出现了一个之前从未发生的现象，随后多次重复测试，该现象都不再复现。面对这个极小概率问题，团队并没有轻易放过。在主任设计师尹泉的带领下，我和另一位同事趴在测试间足足两天，仔细分析程序设计逻辑，再一一比对操作过程，终于找到了这个只可能在64毫秒极短时段内遇到的情况。问题解决了，我也从前辈似乎有些偏执的态度中深刻领会了北斗人“不放过任何疑点”的执着精神。正是这种精神，才确保了北斗任务一次又一次成功完成。

　　北斗三号组网初期，我被调入北斗三号研制团队。在主任设计师王雪涛和严嵘的带领下，我们以极少的人力完成了艰巨任务。

　　2015年，就在MEO试验双星发射前夕，型号队伍对卫星的姿态方案进行了优化论证，但这种方案在高轨卫星中从未使用过，而出厂前改状态更是犯了“禁忌”。要不要“吃这个螃蟹”？大家对此态度不一。作为负责软件的副主任设计师，我内心顾虑重重。争执不下之时，负责控制推进系统的北斗三号副总设计师高益军一锤定音：“能提高北斗系统性能的事，我们干！”

　　经过近一个月披星戴月的高强度工作，我们终于赶上了卫星在轨验证。看到完美的姿态曲线的那一刻，我真切地体会到了北斗人的担当。

　　今后，我和队友们将继续奋战在一线，把“打造更完美的北斗”理念应用于在轨管理，确保卫星在轨稳定运行并提供精准的服务。

　　“中国北斗”这样一路走来

　　6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空。新华社发

　　1994年，北斗一号系统工程立项。

　　2003年，北斗一号系统建成，我国成为继美、俄之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

　　2004年，北斗二号卫星工程立项。

　　2009年12月，北斗三号立项。

　　2012年，成功建成国际上首个混合星座区域卫星导航系统，北斗卫星导航系统正式提供区域服务，北斗系统成为国际卫星导航系统四大服务商之一。

　　2018年12月27日，北斗三号基本系统正式向“一带一路”国家和地区及全球提供基本导航服务。

　　2019年12月底，全球系统核心星座部署完成。

　　2020年6月23日，第55颗北斗导航卫星成功发射，北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。

　　（项目团队：光明日报记者 张蕾、王斯敏）

　　《光明日报》（ 2020年07月03日 07版）