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天河漫漫 北斗璀璨

  2018年12月27日,北斗三号基本系统正式向“一带一路”及全球提供基本导航服务,中国北斗距离全球组网的目标迈出了实质性一步。

  回首来路,穿越激荡的四十年,中国北斗蹚出了一条独特的探索道路,在导航领域成就了一段波澜壮阔的东方传奇。北斗之路,贵在何处?本报记者采访了“北斗大本营”中国航天科技集团五院的部分专家,请他们讲述北斗导航卫星背后的研发故事。

  “小步快跑”刷新中国速度

  北斗工程诞生之前,我国曾在卫星导航领域苦苦摸索,在理论探索和研制实践方面开展了卓有成效的工作。作为先驱者,立项于20世纪60年代末的“灯塔计划”虽然最终因技术方向转型、财力有限等原因而终止,却如同黑夜中的一盏明灯,为后来上马的北斗工程积累下宝贵的经验。

  中国导航卫星究竟走什么样的道路?在国际导航竞技场上,中国又一次站在了十字路口。

  1983年,以陈芳允院士为代表的专家学者提出了利用2颗地球同步轨道卫星来测定地面和空中目标的设想,通过大量理论和技术上的研究工作,双星定位系统的概念逐步明晰。

  接下来,是一步跨到全球组网,还是分阶段走?这在当时引发了不小的争议。“系统一下建那么大(全球组网),需要大量的时间和资金。当时刚刚开放,用户还是集中在国内、周边,因此‘先区域、后全球’的技术途径符合中国国情。”参与了技术路线讨论的北斗一号卫星总设计师范本尧院士说。

  于是,“先区域、后全球”的思路被确定下来,“三步走”的北斗之路由此铺开。

  先解决有无。作为“第一步”,北斗一号要“花小钱,办大事”,验证系统设计思想的正确性。1993年初,五院提出卫星总体方案,初步确定了卫星技术状态和总体技术指标。1994年,北斗一号系统工程立项,组建卫星团队全面展开研制工作。经过艰苦卓绝的关键技术攻关和重大故障的成功排除抢修,终于在2003年建成北斗一号系统,使我国成为继美、俄之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

  面对快速增长的应用需求,在保留北斗特色的同时,北斗二号迈出了提升性能的“第二步”。2004年,北斗二号正式立项研制,并于2006年成为国家16个重大科技专项之一。2012年12月27日,北斗系统面向亚太区域提供服务,成为国际卫星导航系统四大服务商之一。

  站在前两代星座的肩膀上,北斗的“第三步”迈得自信而坚定。立项于2009年12月的北斗三号开始尝试冲刺和领跑,并于2018年完成10箭19星发射,创下世界卫星导航系统建设的新纪录,在太空中再次刷新了“中国速度”。星间链路、全球搜救载荷、新一代原子钟……伴随着这些新“神器”闪耀登场,北斗导航系统的整体性能大幅提升。

  把发展的主动权掌握在自己手中

  “北斗的研制,是中国人自己干出来的。‘巨人’对我们技术封锁,不让我们站在肩膀上。唯一的办法,就是自己成为巨人。”北斗一号卫星总指挥李祖洪说。

  作为国之重器,自主创新是北斗工程的必由之路。秉承“探索一代,研发一代,建设一代”的创新思路,中国北斗始终把发展的主动权牢牢掌握在自己手中。

  北斗一号原创性地提出双星定位的卫星实现方法,打破了国外技术垄断,建立起国际上首个基于双星定位原理的区域有源卫星定位系统——北斗导航卫星试验系统。

  北斗二号突破了区域混合导航星座构建、高精度时空基准建立的关键技术,实现星载原子钟国产化,在国际上首次实现混合星座区域卫星导航系统。区域系统建成后,各项技术指标均与GPS等国际先进水平相当。

  北斗人至今还记得研制首颗北斗二号卫星那段“激情燃烧的岁月”。根据国际电联的规则,频率资源是有时限的,过期作废。时间不等人!在争分夺秒完成前期所有研制任务后,为节省时间,所有参试人员进驻发射场后大干了3天体力活,搬设备、扛机柜、布电缆,接下来又是200小时不间断地加电测试……这一次,院士、型号老总和技术人员一起排班,很多人因为水土不服而拉肚子、发烧,但大家都带病坚持在岗位上,经受住了次次险情和种种考验。2007年4月16日,在成功发射的两天后,北京从飞行试验星获得清晰信号,此时距离空间频率失效仅剩下不到4个小时——正是这次壮举,有效地保护了我国卫星导航系统的频率资源,拉开了北斗区域导航系统建设的序幕。

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