邱晨輝
“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……
6月23日,北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心奔赴天疆,在北斗全球組網(wǎng)“大棋局”中落子定盤。至此,由我國自主研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)——北斗,完成了全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署。
從1994年北斗工程立項至今,中國北斗人用20多年的時間實現(xiàn)了55顆衛(wèi)星的研制發(fā)射,走過了從“埋頭追趕”到“昂首領(lǐng)跑”,從“受制于人”到“自主可控”,從“區(qū)域服務(wù)”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?”“中國北斗怎么保持穩(wěn)定?”“中國北斗多顆衛(wèi)星如伺能夠安傘、可靠地工作?”
中國航天科技集團五院北斗三號工程副總設(shè)計師、北斗三號衛(wèi)星首席總設(shè)計師謝軍說,他經(jīng)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”?!八倪B問”涉及衛(wèi)星本體構(gòu)造、導(dǎo)航總體技術(shù)、核心單機研制、自主創(chuàng)新突破4個方面,國產(chǎn)化之路,步履艱難,通過三代北斗系統(tǒng)的探索與實踐,中國航天人交出了一份閃亮答卷。
“我們也經(jīng)歷過關(guān)鍵器件被一些國家‘卡脖子的挫折,但始終沒有動搖走自主可控道路的決心?!敝x軍說,北斗人深知北斗是國之重器,事關(guān)國防現(xiàn)代化建設(shè)和國民經(jīng)濟發(fā)展。
“關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的?!睆哪撤N程度上說,這句話就是我國自主研制北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的一個重要原因。
作為北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)的收官之星,北斗三號衛(wèi)星秉承北斗研制一直堅定走國產(chǎn)化道路的思想,在國產(chǎn)化方面也是集大成之作。
據(jù)北斗三號衛(wèi)星總設(shè)計師陳忠貴介紹,2000年年底,我國建成北斗一號系統(tǒng),解決了衛(wèi)星最基本的問題,如控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動機構(gòu),“這些核心產(chǎn)品的國產(chǎn)化,讓北斗衛(wèi)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(tǒng)。謝軍說,北斗二號打破了國外的技術(shù)封鎖,攻克了以原子鐘等為代表的多項關(guān)鍵技術(shù),讓衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“心臟”跳動出“中國心率”。
北斗三號更是一馬當(dāng)先,開始了從并跑到領(lǐng)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(chǎn)權(quán)的星間鏈路網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、自主定軌、時間同步等系統(tǒng)方案,填補了國內(nèi)空白。
“更值得一提的是,我們建立了器部件國產(chǎn)化從研制、驗證到應(yīng)用一體化體系,徹底打破了核心器部件長期依賴進口、受制于人的局面?!敝x軍說,至此,北斗導(dǎo)航系統(tǒng)鑄造了“中國靈魂”。
北斗“三步走”之路
事實上,早在上世紀60年代末,我國就在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域苦苦摸索,據(jù)陳忠貴介紹,作為先驅(qū)者的“燈塔計劃”雖因種種原因被終止,但它有如明燈,為后人積累了寶貴的經(jīng)驗。
1983年,以陳芳允院士為代表的專家學(xué)者提出利用2顆地球同步軌道衛(wèi)星來測定地面和空中目標的設(shè)想,后來通過大量研究工作,“雙星定位系統(tǒng)”的概念逐步明晰。
“接下來的北斗路,是一步跨到全球組網(wǎng),還是分階段走?”陳忠貴說,這個問題在當(dāng)時引發(fā)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。
然而到20世紀90年代,一些國家對我國采取技術(shù)封鎖,國內(nèi)的部件廠家尚未成熟,北斗一號研制只能在摸索中起步。據(jù)中國工程院院士、中國航天科技集團五院北斗一號總設(shè)計師范本堯回憶,國產(chǎn)化從北斗一號的太陽帆板做起,當(dāng)時很多衛(wèi)星都不敢上,北斗是第一個“吃螃蟹”的,只好硬著頭皮上。
之后的國產(chǎn)化攻關(guān)更為艱苦,不論是東方紅三號平臺的橫空出世,還是影響衛(wèi)星壽命的關(guān)鍵部件,都成了擺在中國北斗人面前的—道道難題。
中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計師楊長風(fēng)以北斗二號的核心器部件原子鐘為例,研制初期,相關(guān)人員欲從國外引進,但由于外方原因,最終沒能實現(xiàn)合作。技術(shù)封鎖,成為當(dāng)時制約北斗系統(tǒng)工程建設(shè)的最大瓶頸。
后來,中國北斗團隊僅用了兩年時間,就攻克了原子鐘這個最大技術(shù)瓶頸。并將精度指標從通俗的10萬年差一秒提升到了每300萬年差一秒。
“再后來,我們擁有了更多自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù),北斗導(dǎo)航衛(wèi)星單機和關(guān)鍵元器件國產(chǎn)化率達到100%。”陳忠貴說。
中國北斗的傳奇,未完待續(xù)
談起北斗二號8年激情燃燒的研制歲月,很多北斗人記憶猶新。
2007年正是首顆北斗二號衛(wèi)星研制的攻堅時刻。根據(jù)國際電聯(lián)的規(guī)則,頻率資源是有時限的,過期作廢。
楊長風(fēng)記得,當(dāng)時這顆衛(wèi)星已進入等待發(fā)射的狀態(tài),有技術(shù)人員卻發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星出現(xiàn)異常,為了不讓衛(wèi)星帶著問題上天,研制團隊重新打開了整流罩。
“時間不等人!”謝軍記得,當(dāng)時衛(wèi)星團隊爭分奪秒完成了前期所有研制,為節(jié)省時間,所有參試人員又大干3天體力活兒。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(shù)人員—起排班,共同排除險情。
終于,2007年4月14日凌晨4時11分,火箭成功發(fā)射,衛(wèi)星準確進入預(yù)定軌道。當(dāng)北京從飛行試驗星獲得清晰信號時,距離空間頻率失效僅剩不到4個小時。
2012年,我國成功建成國際上首個混合星座區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),至此,我國北斗導(dǎo)航“三步走”戰(zhàn)略順利完成前面兩大步,蹄疾而步穩(wěn)。
就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)的論證驗證工作拉開序幕,自此,新征程開始了。
“北斗是一個開放的系統(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)濟的重要基礎(chǔ)設(shè)施,也是為全人類提供時間坐標和空間坐標的基礎(chǔ)設(shè)施,服務(wù)的連續(xù)性和穩(wěn)定性十分重要?!敝袊教炜萍技瘓F五院北斗三號衛(wèi)星總指揮遲軍說。
為此,北斗三號衛(wèi)星采取了多項可靠性措施,使衛(wèi)星的設(shè)計壽命達到12年——比肩國際導(dǎo)航衛(wèi)星的先進水平,為北斗系統(tǒng)服務(wù)的連續(xù)、穩(wěn)定提供了基礎(chǔ)保證。
從2009年12月開始,中國北斗人加速沖刺,并在2018年成功實現(xiàn)一年發(fā)射19星,在太空中再次刷新了“中國速度”。如今,北斗三號全球系統(tǒng)星座部署全面完成,“三步走”的戰(zhàn)略路徑,從“夢想在望”變成“夢想在握”。
楊長風(fēng)透露,下一步,我國計劃到2035年,建成以北斗系統(tǒng)為核心,更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導(dǎo)航授時體系。中國北斗的傳奇,未完待續(xù)。
摘編自《中國青年報》2020年6月24日