童歡 易禹琳

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程總設計師楊長風是湖南省南縣人。他長期從事我國衛(wèi)星等航天器研制、航天系統(tǒng)總體設計和航天工程技術和管理工作，獲國家部委級科技進步獎多項，全程參加或主持從“北斗一號”試驗系統(tǒng)、“北斗二號”區(qū)域系統(tǒng)到“北斗三號”全球系統(tǒng)共三代北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的論證設計、工程建設和組織管理工作，為我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設發(fā)展作出了重要貢獻。

衛(wèi)星導航的中國速度了不起

2019年4月20日22時41分，第44顆北斗導航衛(wèi)星，即“北斗三號”系統(tǒng)首顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星成功發(fā)射。北斗系統(tǒng)包含傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星、中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星、地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星3種軌道衛(wèi)星，這種混合星座設計是北斗系統(tǒng)獨有、國際首創(chuàng)，將有效增加亞太地區(qū)衛(wèi)星可見數(shù)，為亞太地區(qū)提供更優(yōu)質(zhì)服務。

“IGSO就是我們這一次任務發(fā)射的衛(wèi)星。IGSO實際上對提升我們整個系統(tǒng)的完備性，提供了更加好的服務精度。所以，今年我們還要發(fā)射8到10顆星，其中就有我們的IGSO星，還有我們使系統(tǒng)穩(wěn)健提升的6顆MEO衛(wèi)星。它們使我們的系統(tǒng)更加完備，服務性能更好，功能更加豐富?！睏铋L風說，“實際上，不只為亞太地區(qū)提供優(yōu)質(zhì)服務，我們已經(jīng)提前兩年向全球提供服務了。這幾年，我們真正地體現(xiàn)了北斗系統(tǒng)的中國速度，也可以說是世界導航史上的一個奇跡。一年發(fā)射10箭19星?！?/p>

“被迫”誕生的中國原子鐘

“北斗三號”系統(tǒng)空間段由30余顆衛(wèi)星組成，為全球用戶提供導航定位等服務。在導航系統(tǒng)中，原子鐘可以說是系統(tǒng)的“心臟”，為衛(wèi)星導航用戶提供精確的時間信息服務。高精度的時間基準技術是衛(wèi)星導航系統(tǒng)最核心的技術，直接決定著系統(tǒng)導航定位精度。如果沒有原子鐘，那么整個導航系統(tǒng)將沒有意義。

最開始，我國是想買國外現(xiàn)有的產(chǎn)品，來加快速度。但通過幾輪談判，到最后要簽合同的時候，人家不給了。

原來的計劃被打亂，原子鐘成為當時北斗衛(wèi)星導航建設的最大瓶頸。但這也激起了全體北斗人的斗志。買不到，自己造。

“我們舉全國之力，組織了3支隊伍，同時干，你追我趕。兩年多的時間，3支隊伍都拿出來了成績。衛(wèi)星上天后，性能指標比我們當初想買的還要好。有一個插曲：我們的原子鐘研制出來以后，人家又同意賣給我們了，而且價格降了一半。但我們還是堅持用我們自己的。因為我們造出了核心關鍵器部件，國產(chǎn)化的信心增強了?！睏铋L風說。

現(xiàn)在，北斗系統(tǒng)自主研制的原子鐘，已提升到每3000萬年才會出現(xiàn)1秒誤差的精度，完全滿足了我國的定位精度要求和衛(wèi)星的使用壽命。

保衛(wèi)空間國土的背水之戰(zhàn)

鮮為人知的是，第一顆北斗導航系統(tǒng)衛(wèi)星差一點沒有按時發(fā)射。那段經(jīng)歷，楊長風用“驚心動魄”來形容。

楊長風說：“那是保護我們空間國土的背水之戰(zhàn)。這就是‘北斗二號的第一顆星。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在發(fā)射的時候，有一個先決條件，必須要有國際電聯(lián)規(guī)定的這樣一個頻段。相當于頻率的使用權利，這是國際電聯(lián)規(guī)定的。2000年，我們向國際電聯(lián)無線電管理委員會申請了這樣一個頻率以后，它的規(guī)則就是申請之日起，7年內(nèi)申請方的系統(tǒng)必須開始使用。這意味著，我們必須在2007年發(fā)射我們的北斗衛(wèi)星。如果沒有發(fā)射，頻率的資源就沒有了。如果再申請的話，必須先把這個位置讓給別人。寶貴的頻率資源，只有這么多?！?/p>

為了加快進度，全體北斗科研人員進入了幾乎全年無休、日夜交接上班的狀態(tài)。2007年4月，一切準備就緒，火箭在塔架上蓄勢待發(fā);最后一輪檢查時，卻發(fā)現(xiàn)了問題。

“2007年4月上旬，我們到了發(fā)射基地，到了塔架上面。在第三次總檢查的時候，發(fā)現(xiàn)我們的應答機異常。這個應答機是什么？相當于我們的手機，讓天上的衛(wèi)星和地面接收站形成互聯(lián)互通。如果應答機壞了，等于衛(wèi)星沒有無線電信號;沒有無線電信號，就拿不到合法的頻率資源，就沒有空間國土的合法地位。最關鍵的時候，出了這個問題，我們非常揪心。北斗科研人員必須在3天時間內(nèi)解決這個問題。”楊長風說。

“應答機的科研單位在上海，3天時間往返于西昌和上海之間，并修復應答機，絕無可能。各方協(xié)調(diào)之下，我們決定在成都一家科研單位修復應答機。時間緊迫。光取出應答機，就是一個相當復雜的過程?！?/p>

楊長風說：“在發(fā)射塔架上，在衛(wèi)星的肚子里面實行‘外科手術，開一個窗口，讓人進去，從里面把應答機取出來。在這個‘開膛破肚的過程里，必須保證萬無一失。把它拿下來，如果哪個地方，有一絲一毫的操作不當，其他系統(tǒng)就可能受到損害?！?/p>

最終，應答機順利取了出來。那時，西昌還沒有高速公路和機場，科研人員只能抱著應答機坐車走山路，到達成都那家科研單位完成修復后，再坐車趕回來。

楊長風說：“我們把它裝上去，4月14日衛(wèi)星發(fā)射上去了。經(jīng)過兩天調(diào)試，信號發(fā)下來了，接收到了。一切都好了。當時，我們在操場上排隊，一個個歡呼雀躍。”

獨創(chuàng)“星間鏈路”，打破全球布站僵局

中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)雖然建設起步較晚，但后來居上，走出了一條有中國特色的衛(wèi)星導航建設道路。因為在全球范圍內(nèi)布站受限，為解決境外衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸通道，“北斗三號”采取星星、星地傳輸功能一體化設計，實現(xiàn)了衛(wèi)星與衛(wèi)星、衛(wèi)星與地面站的鏈路互通，研發(fā)出了獨特的“星間鏈路”。

楊長風說：“GPS、格洛納斯等是全球布站。當時，我們不可能在全球布站。所以，我們必須要實現(xiàn)星星相連，互聯(lián)互通。這樣的話，我們就可以達到整個星星組網(wǎng)、天地組網(wǎng)和地地組網(wǎng)的要求?！?/p>

“星間鏈路”系統(tǒng)建成后，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)精度提升了兩倍。300多家單位8萬余人參與的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，可歸納出5個“千”“萬”：千軍萬馬的參與，千辛萬苦的努力，歷經(jīng)千難萬險的考驗，才能服務千家萬戶，最終造福千秋萬代。

據(jù)我國權威部門統(tǒng)計，2018年北斗系統(tǒng)已實現(xiàn)產(chǎn)值近3000億元。北斗系統(tǒng)將以更好的精度、更強的服務，服務全球，造福人類。

（綜合湖南衛(wèi)視《新聞當事人》、 湖南日報·新湖南客戶端2019.4.25）