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從“埋頭追趕”到“昂首領跑” 中國北斗突圍之路
華夏經緯網   2020-06-24 08:22:45   
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    從“埋頭追趕”到“昂首領跑”,從“受制於人”到“自主可控”

  中國北斗突圍之路

  終於,中國人迎來了這個屬於夢想的高光時刻,由我國自主研製的全球衛星導航系統——北斗,在6月23日完成了全球衛星導航系統星座部署。

  當天,我國第55顆北斗導航衛星,即北斗三號最後一顆全球組網衛星從西昌衛星發射中心奔赴天疆,在北斗全球組網“大棋局”中落子定盤。至此,30顆北斗組網衛星全部到位。

 

  從1994年北斗一號系統工程立項,到如今北斗三號組網衛星發射任務完成,中國北斗人用20多年的時間實現了55顆衛星的研製發射。其間,中國北斗人走過了從“埋頭追趕”到“昂首領跑”,從“受制於人”到“自主可控”,從“區域服務”到“全球指路”的艱辛歷程。

  “北斗靈魂四連問”

  “高精度的太空燈塔如何建立起來?”“我們自己的位置誰來測?”“中國北斗怎麼保持穩定?”“中國北斗多顆衛星如何能夠安全、可靠地工作?”

  在接受記者採訪時,中國航太科技集團五院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說,他自己經常被問到這樣的問題,有的北斗人還將其稱之為“北斗靈魂四連問”。

  謝軍告訴記者,“四連問”涉及從衛星本體構造、導航總體技術、核心單機研製、自主創新突破4個方面,國產化之路,步履艱難,通過三代北斗系統的探索與實踐,中國航太人終不負時光,交出了一份閃亮答卷。

  “我們也經歷過關鍵單機和元器件被一些國家‘卡脖子’的挫折,但始終沒有動搖走自主可控道路的決心。”謝軍說,北斗人深知北斗是國之重器,事關國防現代化建設和國民經濟發展。

  “關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。”從某種程度上說,這句話就是我國自主研製北斗衛星導航系統的一個重要原因。

  北斗三號衛星總設計師陳忠貴告訴記者,北斗導航系統面向國家安全、社會經濟發展、人民生活,提供時間基準、空間位置基準,對國家的重要性和人民生活的影響非常大。

  “關鍵核心技術如果由別人提供,安全感何來?”陳忠貴說,比如當前的熱點新基建,將是我國建設發展下一階段的重要方向,時間基準和空間位置基準就是至關重要的基礎,“北斗導航系統是新基建的基建,基礎的基礎”。

  作為北斗全球導航系統的收官之星,此次發射的北斗三號衛星,秉承北斗研製一直堅定走國產化道路的思想,在國產化方面也是集大成之作。

  據陳忠貴介紹,2000年年底,我國建成北斗一號系統,解決了衛星最基本的問題,諸如供配電的太陽帆板,是為衛星提供由光轉為電的部件,以及控制系統的轉動機構,“這些核心產品的國產化,讓北斗衛星的身體有了一副‘中國體格’”。

  2012年年底,我國建成北斗二號系統。謝軍說,北斗二號打破了國外的技術封鎖,攻克了以導航衛星總體技術、高精度星載原子鐘等為代表的多項關鍵技術,讓衛星導航系統“心臟”跳動出“中國心率”。

  北斗三號更是一馬當先,開始了從並跑到領跑的征程。謝軍說,中國北斗人率先提出國際上首個高中軌道星間鏈路混合型新體制,形成了具有自主知識產權的星間鏈路網路協議、自主定軌、時間同步等系統方案,填補了國內空白。

  “更值得一提的是,我們建立了器部件國產化從研製、驗證到應用一體化體系,徹底打破了核心器部件長期依賴進口、受制於人的局面!”謝軍說,至此,北斗導航系統鑄造了“中國靈魂”。

  北斗“三步走”之路

  事實上,早在北斗工程誕生之前,我國就曾在衛星導航領域苦苦摸索,在理論探索和研製實踐方面都開展過相關工作。據陳忠貴介紹,作為先驅者,立項于上世紀60年代末的“燈塔計劃”,雖然最終因技術方向轉型、財力有限等原因終止,但它卻如同黑夜中的一盞明燈,為後來者積累了寶貴的工程經驗。

  那時,中國北斗人經歷過一個艱難的抉擇。

  1983年,以陳芳允院士為代表的專家學者提出一個設想,即利用2顆地球同步軌道衛星來測定地面和空中目標,後來通過大量理論和技術上的研究工作,這一被稱作“雙星定位系統”的概念逐步明晰。

  “接下來的北斗路,是一步跨到全球組網,還是分階段走?”陳忠貴說,這個問題在當時引發不小的爭議。

  最終,“先區域、後全球”的思路被確定下來,“三步走”的北斗之路由此鋪開。

  然而到20世紀90年代,一些國家對我國採取技術封鎖,國內的部件廠家尚未成熟,北斗一號研製只能在摸索中起步。據中國工程院院士、中國航太科技集團五院北斗一號總設計師範本堯回憶,國產化從北斗一號的太陽帆板做起,當時很多衛星都不敢上,北斗是第一個“吃螃蟹”的,只好硬著頭皮上。

  之後的國產化攻關更為艱苦,不論是東方紅三號平臺的橫空出世,還是影響長壽命的關鍵部件,都成了擺在中國北斗人面前的一道道難題。

  中國北斗衛星導航系統工程總設計師楊長風以原子鐘為例,這是北斗二號的核心器部件,研製初期,相關人員打算從國外引進,但由於外方原因,最終沒能實現合作。國外的技術封鎖,成為當時制約北斗衛星導航系統工程建設的最大瓶頸。

  “沒有核心的東西,我們的系統,我們整個的研製工程就要受阻。我們北斗人堅定信念,一定要拿出自己的原子鐘來。”楊長風說。

  後來,中國北斗團隊僅僅用了兩年時間,就攻克了原子鐘這個最大技術瓶頸。更讓人驚嘆的是,星載原子鐘的精度指標通俗來講是10萬年差一秒,而如今,北斗系統星載原子鐘的精度,已經提升到每300萬年差一秒。

  “再後來,我們就擁有了更多自主知識產權和核心技術,北斗導航衛星單機和關鍵元器件國產化率達到100%,核心技術可控是中國空間事業創新發展的關鍵,這也是強國路上北斗人最赤誠的獻禮。”陳忠貴說。

  中國北斗的傳奇,未完待續

  談起北斗二號8年激情燃燒的研製歲月,很多北斗人記憶猶新。

  2007年,正是首顆北斗二號衛星研製攻關的關鍵時刻。根據國際電聯的規則,頻率資源是有時限的,過期作廢。

  楊長風記得,當時這顆衛星已經伴隨著火箭進入發射塔架,等待發射,有技術人員卻發現衛星的應答機出現異常,為了不讓衛星帶著問題上天,研製團隊重新打開了整流罩。

  “時間不等人!”謝軍記得,當時衛星團隊爭分奪秒完成了前期所有研製,為節省時間,所有參試人員進駐發射場後又大幹3天體力活兒,搬設備、扛機櫃、布電纜。

  沒有片刻的喘息,緊接著就是200個小時不間斷的加電測試。這一次,院士、型號老總和技術人員一起排班,共同排除險情。

  終於,2007年4月14日淩晨4時11分,火箭成功發射,衛星準確進入預定軌道。兩天后,北京從飛行試驗星獲得清晰信號,此時距離空間頻率失效僅剩不到4個小時。

  “接到這個信號後,我們高興、激動得跳了起來,大家的眼淚都出來了。”楊長風說,通過整個團隊的努力,中國的軌道頻率資源保住了。

  2012年,我國成功建成國際上首個混合星座區域衛星導航系統,至此,我國北斗導航“三步走”戰略順利完成前面兩大步,蹄疾而步穩。

  就在北斗二號正式提供區域導航定位服務前,北斗三號全球導航系統的論證驗證工作拉開序幕,並明確了研製要求,確定了建設獨立自主、開放相容、技術先進、穩定可靠的發展目標,自此,新征程開始了。

  “北斗是一個開放的系統,中國的北斗,世界的北斗,中國發展衛星導航技術是國民經濟的重要基礎設施,也是為全人類提供時間坐標和空間坐標的基礎設施,服務的連續性和穩定性十分重要。”中國航太科技集團五院北斗三號衛星總指揮遲軍告訴記者,就像停水停電影響城市生活一樣,衛星導航服務一旦中斷,國家和社會的正常運行會受到很大的影響,因此,科技人員對衛星導航的可靠性、連續性提出了苛刻設計的要求。

  據他介紹,為了提高衛星在軌服務的可靠性,北斗三號衛星採取了多項可靠性措施,使衛星的設計壽命達到12年——比肩國際導航衛星的先進水準,為北斗系統服務的連續、穩定提供了基礎保證。

  從2009年12月開始,中國北斗人加速衝刺,並在2018年成功實現一年19星發射,在太空中再次刷新了“中國速度”。如今,北斗三號全球系統星座部署全面完成,“三步走”的戰略路徑,從“夢想在望”變成“夢想在握”。

  楊長風透露,下一步,我國計劃到2035年,建成以北斗系統為核心,更加泛在、更加融合、更加智慧的國家綜合定位導航授時體系。中國北斗的傳奇,未完待續。

  中青報·中青網記者 邱晨輝 來源:中國青年報

  2020年06月24日 08 版

 

責任編輯:胡光曲

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