◎ 龐丹 科技日報記者 付毅飛
2020年6月23日,由中國航天科技集團有限公司五院抓總研制的第55顆北斗導航衛(wèi)星成功發(fā)射。隨著該星進入預定工作軌道,北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)星座部署全面完成。
攝影 胡煦劼
20 世紀80 年代開始,我國開始探索適合國情的衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展道路,形成了“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略。自1994年北斗一號系統(tǒng)工程立項至今,我國用26年的時間實現(xiàn)了59顆北斗衛(wèi)星(包括55顆北斗導航衛(wèi)星和4顆北斗導航試驗衛(wèi)星)的發(fā)射。
回望中國北斗的發(fā)展,是一條各方力量同舟共濟、攜手拼搏,共同走出的非凡之旅。
率先“吃螃蟹”的北斗一號
早在北斗工程誕生之前,我國曾在衛(wèi)星導航領域苦苦摸索,在理論探索和研制實踐方面都開展了卓有成效的工作。
立項于20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明燈,以十余年的設計和研制,為五院積累了寶貴的工程經(jīng)驗。
精益求精的北斗人 航天五院供圖
1983年,以陳芳允院士為代表的專家學者,提出了利用2顆地球同步軌道衛(wèi)星來測定地面和空中目標的設想。經(jīng)過大量理論和技術研究工作,雙星定位系統(tǒng)概念逐步明晰。
接下來是一步跨到全球組網(wǎng),還是分階段走?當時引發(fā)了不小的爭議。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。
1993年初,五院提出衛(wèi)星總體方案,初步確定了衛(wèi)星技術狀態(tài)和總體技術指標。次年北斗一號系統(tǒng)工程立項,研制工作全面展開。
然而,在當時國外技術封鎖、國內部件廠家尚未成熟的情況下,北斗一號研制只能在摸索中起步。據(jù)五院北斗一號總設計師范本堯院士回憶,北斗一號的國產(chǎn)化是從太陽帆板做起。“當時很多衛(wèi)星都不敢上,北斗是第一個‘吃螃蟹’的,硬著頭皮上。”他說。
在此后的國產(chǎn)化攻關中,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,以李祖洪總指揮、范本堯總設計師等為代表的老一輩北斗人,憑借自力更生的創(chuàng)業(yè)精神逐一攻克難關,終于在2003年建成了北斗一號系統(tǒng),使我國成為繼美、俄之后第三個擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。
同時,在此過程中積累的建設和應用實踐經(jīng)驗,以及迅速成長的北斗研制隊伍,為后續(xù)工程建設打下了堅實基礎。
北斗二號在激情歲月中成長
1999年,五院在全力研制北斗一號衛(wèi)星的同時,開始了對第二代衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的論證。2004年,北斗二號衛(wèi)星工程正式立項研制。
為實現(xiàn)快速形成區(qū)域導航服務能力的國家戰(zhàn)略,以謝軍、楊慧等為代表的北斗人,設計了國際上首個以GEO(地球同步軌道)/IGSO(傾斜地球同步軌道)衛(wèi)星為主、有源與無源導航多功能服務相融合的衛(wèi)星方案,攻克了以導航衛(wèi)星總體技術、高精度星載原子鐘等多項關鍵技術,打破了國外技術封鎖,建成了國際上首個混合星座區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)。
北斗二號的8年研制,是讓北斗人難忘的激情歲月。2007年,首顆北斗二號衛(wèi)星迎來研制攻關的關鍵時刻。根據(jù)國際電聯(lián)的頻率申請規(guī)則,有限的頻率資源過期作廢。研制隊伍爭分奪秒完成了所有前期研制,進駐發(fā)射場后又大干3天體力活,搬設備、扛機柜、布電纜,沒有片刻喘息,緊接著又是200小時不間斷的加電測試。
在這場與時間的賽跑中,院士、型號老總和技術人員一起排班,共同戰(zhàn)勝種種考驗。不少隊員因為水土不服和過度疲勞而拉肚子、發(fā)燒,總設計師謝軍3次暈倒……2007年4月16日,首顆北斗二號衛(wèi)星發(fā)射2天后,傳回了清晰的信號,使我國衛(wèi)星導航系統(tǒng)具備了獲得空間頻率資源的資格。此時,頻率有效時間僅剩不到4小時。
此后數(shù)年,北斗二號衛(wèi)星發(fā)射連戰(zhàn)連捷。2012年12月27日,北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務,成為國際衛(wèi)星導航系統(tǒng)四大服務商之一。
北斗三號開啟創(chuàng)新發(fā)展新征程
在北斗二號正式提供區(qū)域導航定位服務前,北斗三號全球導航系統(tǒng)的論證驗證工作已拉開序幕,確定了建設獨立自主、開放兼容、技術先進、穩(wěn)定可靠的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展目標。自此,北斗開啟了創(chuàng)新發(fā)展的新征程。
建設高性能、高可靠的北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng),是我國科技領域中長期發(fā)展規(guī)劃的16個重大專項之一。相對于北斗二號區(qū)域系統(tǒng),北斗三號服務區(qū)域將擴展至全球,同時實現(xiàn)下行導航信號升級與改造等關鍵技術突破,為用戶提供更為優(yōu)質的服務。
北斗三號
該系統(tǒng)建設既是對北斗區(qū)域系統(tǒng)的完善與升級,更是聚焦世界一流衛(wèi)星導航系統(tǒng)的攀登與跨越。系統(tǒng)建成后性能與GPS相當,將使我國衛(wèi)星導航系統(tǒng)達到國際先進水平。
自2009年12月起,北斗三號研制團隊在謝軍、遲軍、王平、陳忠貴等專家?guī)ьI下加速沖刺,于2018年成功實現(xiàn)一年19星發(fā)射,在太空中刷新了“中國速度”。北斗三號全球導航系統(tǒng)不僅提出了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)權的星間鏈路網(wǎng)絡協(xié)議,自主定軌、時間同步等系統(tǒng)方案,還研發(fā)、建立了器部件國產(chǎn)化從研制、驗證到應用的一體化體系,徹底打破了核心器部件長期依賴進口、受制于人的局面。
今日之北斗,已取得史詩般的進步和成就!叭阶摺钡膽(zhàn)略路徑,從“夢想在望”變成“夢想在握”。