北斗三號正式收官!回顧“中國星座”30年建設歷程

北斗三號正式收官!回顧“中國星座”30年建設歷程
9月19日,第59、60顆北斗導航衛星發射成功,北斗三號全球衛星導航系統工程正式收官!回顧“中國星座”30年建設歷程,無數科研人員聚力攻關,以“中國方案”成就了一流的北斗衛星導航系統,可以説,自主創新是北斗的命脈。

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  9月19日9時14分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭與遠征一號上面級,成功發射第59、60顆北斗導航衛星。新華社發(楊熙 攝)

  9月19日9時14分,我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭與遠征一號上面級,成功發射第59、60顆北斗導航衛星。

  據中國衛星導航系統管理辦公室介紹,這組衛星升級了星載原子鐘配置,搭載了新型星間鏈路終端,入網工作後,將進一步提升北斗三號全球衛星導航系統可靠性及定位導航授時、全球短報文通信等服務性能,將在支撐北斗系統穩定運作和北斗規模應用的同時,為下一代北斗導航衛星技術升級進行相關試驗。

  這是北斗三號全球衛星導航系統的最後兩顆衛星。發射任務的成功,標誌著北斗三號全球衛星導航系統工程正式收官,意味著中國人獨立自主建設的北斗系統進入發展新征程。下一步,我國將加快推動下一代北斗系統建設發展,加大對不依賴衛星的多種定位導航授時手段的技術攻關。2035年前,我國將建設完善更加泛在、更加融合、更加智慧的綜合時空體系。

1994年,我國啟動北斗一號工程

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北斗一號工程啟動。圖源:央視網

  建設自主衛星導航系統,對於提高一個國家的國際地位、促進國民經濟發展、保障經濟社會安全、維護國防安全等,都具有十分重要的戰略意義。

  早在20世紀60年代中期,美國軍方GPS就已經開始投入使用,並長期佔據壟斷地位。海灣戰爭中,美軍利用GPS技術精確定位,在茫茫沙漠中快速機動,不僅有效避開了伊拉克軍隊的防線,還幫助美軍準確投放精確制導武器,大大提高了打擊效率。

  在這場被稱為"第一次資訊化戰爭"的衝突中,GPS導航系統顯示的強大威力。讓國人深刻地認識到:沒有自己的導航衛星,無異於將高樓建造在別人的地基上。只有研製出我國自己的“GPS”,才能打破受制於人的局面。1994年,我國正式啟動北斗一號工程,展開相關試驗探索。在這一年的3月,美國已完成GPS衛星星座布設,俄羅斯也在1995年完成了格洛納斯導航衛星全球組網。

“雙星定位”:從無到有,另辟蹊徑

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“雙星定位”。圖源:央視網

  建設屬於自己的衛星導航系統,決不是一條簡單的路。剛成立的籌建辦可以用“上無片瓦,下無寸土,身無分文”來形容,是地地道道的“一無所有”。

  首先是缺技術,國外的GPS系統已經建成多年,而國內缺少相應的技術積累,一切都得從零開始;其次是缺經費,當時國家改革開放時間不長,各個地方都要用錢,北斗項目啟動之初資金匱乏;還有就是缺人才,籌建初期僅有被稱為“十八棵青松”的18名技術人員,雖然後面陸陸續續有不少新同志加入,但是由於當時國內高校沒有衛星導航專業學科,多數都是半路出家、從頭學起。

  美俄導航系統實現精確定位至少需要四顆衛星,中國從無到有,困難重重,只能另辟蹊徑。陳芳允院士提出“雙星定位”方案,即:把地心視為一顆虛擬衛星、再發射兩顆地球同步衛星構成星座,可實現對區域內地面目標的快速定位。最小的星座、最少的投入、最短的週期……這一方案,使我國衛星導航系統從無到有變為可能。

  那時候,80多歲高齡的陳芳允院士,每天都在思考怎樣用最低的代價建成北斗,用什麼技術體制、天地應該怎樣協同最穩妥,他説:“民族的才是世界的,我們要走自己的路。”他鼓勵年輕人放開手腳大膽創新,一有新想法,就讓大家去他家討論。陳芳允院士的家裏非常簡陋,大家常常坐在簡易的桌椅旁,一討論就是大半天。

創造性制定“三步走”發展戰略

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“分步走”戰略。圖源:央視網

  就在這樣一窮二白的基礎上,中國迎難而上、敢打硬仗,北斗工程首任總設計師孫家棟院士,帶領北斗人創造性提出了“分步走”戰略,即:先試驗後建設,先國內後周邊,先區域後全球,以“中國方案”成就了一流的中國北斗。

  第一步,建設北斗一號系統(北斗衛星導航試驗系統)。1994年,啟動北斗一號系統工程建設;2000年,發射2顆地球靜止軌道衛星,建成北斗一號系統並投入使用。

  第二步,建設北斗二號系統。2004年,啟動北斗二號系統工程建設;2012年建成北斗二號系統,面向亞太地區提供無源定位服務。

  第三步,建設北斗全球系統。2009年,啟動北斗全球系統建設;2020年,北斗三號系統正式建成開通,為全球用戶提供衛星導航服務。

中國人自己幹出來的“核心技術”

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    北斗系統的短報文服務在汶川抗震救災中發揮了重要作用。解放軍報資料圖片

  關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。“‘巨人’對我們技術封鎖,不讓我們站在肩膀上,唯一的辦法,就是自己成為巨人。”北斗一號衛星總指揮李祖洪説,“北斗的研製,是中國人自己幹出來的。”

  秉承“探索一代,研發一代,建設一代”的創新思路,中國北斗始終把發展的主動權牢牢掌握在自己手中,以志不改、道不移的堅守拼下纍纍碩果,打破了美國GPS系統壟斷局面,增強了中國在國際導航領域的話語權和主動權。

  北斗一號系統原創性地提出雙星定位方法,打破國外技術壟斷,建立了國際上首個基於雙星定位原理的區域有源衛星定位系統。該星座的短報文服務在國際導航領域獨一無二,在汶川地震等國家重大事件中發揮了至關重要作用。

  北斗二號系統突破了區域混合導航星座構建、高精度時空基準建立的關鍵技術,實現了星載原子鐘國産化,並在國際上首次實現混合星座區域衛星導航系統。北斗三號又在星間鏈路方面走在了全球前面,服務模式更加全面,實現了星載大功率微波開關、行波管放大器等關鍵國産化元器件和部組件成功應用,打破核心器部件長期依賴進口、受制於人的局面,為全球組批研製快速組網建設鋪平了道路。

西昌,北斗導航衛星的“母港”

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西昌衛星發射中心。圖源:中國軍網-解放軍報

  西昌衛星發射中心是發射長征三號甲系列運載火箭的“主場”。這裡地質結構堅實,在地面發射、跟蹤測量、通信布網等方面具有天然優勢。西昌衛星發射中心還具有較低的緯度、較適宜的溫度等有利條件,是發射北斗衛星的優選之地。

  西昌衛星發射中心承擔了全部北斗衛星發射任務。作為北斗導航衛星的“母港”,自20世紀初,西昌衛星發射中心技術部就將自主可控要求落實到關鍵技術攻關、發射場設備研發等各環節,在發佈的標準規範、品質管理文件中也明確提出了“自主可控”要求。回顧當年,西昌衛星發射中心某發射測試站衛星保障系統總工程師郭俊超説:“建成中國自己的衛星導航系統,挺直中國人的腰桿,我們義不容辭。”

建設世界一流航太發射場。圖源:我們的太空

  西昌航太人,與北斗共成長。西昌衛星發射中心通過不斷的技術創新解攻克多個自主可控重大技術難題,將火箭測試時間由2個月縮短至15天,發射成功率達到100%。

  2000年10月31日,長征三號甲系列運載火箭托舉我國首顆北斗導航試驗衛星飛向太空,北斗任務首戰告捷;2011年,西昌衛星發射中心首次採用現代資訊技術,成功發射我國第8顆北斗導航衛星,綜合發射試驗水準穩步提升;2018年,北斗系統一年內完成10箭19星發射,創下世界衛星導航系統航太發射的新紀錄;2020年6月23日,隨著第55顆北斗導航衛星發射成功,北斗三號全球衛星導航系統星座提前完成部署!

自主創新,成就靚麗“國家名片”

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遠望6號測量船在執行北斗衛星發射測控任務。倪棟樑攝 圖源:中國軍網-解放軍報

  2020年7月31日,北斗三號全球衛星導航系統正式建成,面向全球用戶提供完整的全天時、全天候、高精度全球定位導航授時服務。目前,北斗已躋身國際海事組織、國際搜救衛生組織,在國際事務中發揮著越來越重要的作用,是聯合國全球衛星導航系統國際委員會認定的全球衛星導航系統四大核心供應商之一。

  自1994年立項以來,30年間,全體北斗人秉承“自主創新、開放融合、萬眾一心、追求卓越”的新時代北斗精神,踐行“中國的北斗、世界的北斗、一流的北斗”發展理念,將北斗系統建設成為靚麗的“國家名片”。

  北斗衛星導航系統標誌。圖源:北斗衛星導航系統網

  新時代北斗精神的基本內涵,第一條就是自主創新。可以説,自主創新是北斗的命脈。現在回過頭來看,這麼複雜的大工程,我們沒有走什麼彎路,其實就是因為當初沒有照抄國外的經驗,而是堅持了自主創新的道路。

  從北斗一號到北斗二號、北斗三號,30余萬名科研人員聚力攻關,成就了一段氣勢磅薄的“中國星座”建造史。下一步,我國將加快推動下一代北斗系統建設發展,加大對不依賴衛星的多種定位導航授時手段的技術攻關。2035年前,我國將建設完善更加泛在、更加融合、更加智慧的綜合時空體系,為全球更多用戶提供精準可靠的衛星導航服務,真正實現在導航授時領域的從追趕到領跑,從比肩到超越!


  綜合整理自:新華網、央視網、中國軍網-解放軍報、科技日報、南方日報等