從“埋頭追趕”到“昂首領跑”，從“受制于人”到“自主可控”

中國北斗突圍之路

終于，中國人迎來了這個屬于夢想的高光時刻，由我國自主研制的全球衛星導航系統——北斗，在6月23日完成了全球衛星導航系統星座部署。

當天，我國第55顆北斗導航衛星，即北斗三號最后一顆全球組網衛星從西昌衛星發射中心奔赴天疆，在北斗全球組網“大棋局”中落子定盤。至此，30顆北斗組網衛星全部到位。

從1994年北斗一號系統工程立項，到如今北斗三號組網衛星發射任務完成，中國北斗人用20多年的時間實現了55顆衛星的研制發射。其間，中國北斗人走過了從“埋頭追趕”到“昂首領跑”，從“受制于人”到“自主可控”，從“區域服務”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定?”“中國北斗多顆衛星如何能夠安全、可靠地工作?”

在接受記者采訪時，中國航天科技集團五院北斗三號工程副總設計師、北斗三號衛星首席總設計師謝軍說，他自己經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”。

謝軍告訴記者，“四連問”涉及從衛星本體構造、導航總體技術、核心單機研制、自主創新突破4個方面，國產化之路，步履艱難，通過三代北斗系統的探索與實踐，中國航天人終不負時光，交出了一份閃亮答卷。

“我們也經歷過關鍵單機和元器件被一些國家‘卡脖子’的挫折，但始終沒有動搖走自主可控道路的決心。”謝軍說，北斗人深知北斗是國之重器，事關國防現代化建設和國民經濟發展。

“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。”從某種程度上說，這句話就是我國自主研制北斗衛星導航系統的一個重要原因。

北斗三號衛星總設計師陳忠貴告訴記者，北斗導航系統面向國家安全、社會經濟發展、人民生活，提供時間基準、空間位置基準，對國家的重要性和人民生活的影響非常大。

“關鍵核心技術如果由別人提供，安全感何來?”陳忠貴說，比如當前的熱點新基建，將是我國建設發展下一階段的重要方向，時間基準和空間位置基準就是至關重要的基礎，“北斗導航系統是新基建的基建，基礎的基礎”。

作為北斗全球導航系統的收官之星，此次發射的北斗三號衛星，秉承北斗研制一直堅定走國產化道路的思想，在國產化方面也是集大成之作。

據陳忠貴介紹，2000年年底，我國建成北斗一號系統，解決了衛星最基本的問題，諸如供配電的太陽帆板，是為衛星提供由光轉為電的部件，以及控制系統的轉動機構，“這些核心產品的國產化，讓北斗衛星的身體有了一副‘中國體格’”。

2012年年底，我國建成北斗二號系統。謝軍說，北斗二號打破了國外的技術封鎖，攻克了以導航衛星總體技術、高精度星載原子鐘等為代表的多項關鍵技術，讓衛星導航系統“心臟”跳動出“中國心率”。

北斗三號更是一馬當先，開始了從并跑到領跑的征程。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權的星間鏈路網絡協議、自主定軌、時間同步等系統方案，填補了國內空白。

“更值得一提的是，我們建立了器部件國產化從研制、驗證到應用一體化體系，徹底打破了核心器部件長期依賴進口、受制于人的局面!”謝軍說，至此，北斗導航系統鑄造了“中國靈魂”。

北斗“三步走”之路

事實上，早在北斗工程誕生之前，我國就曾在衛星導航領域苦苦摸索，在理論探索和研制實踐方面都開展過相關工作。據陳忠貴介紹，作為先驅者，立項于上世紀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一盞明燈，為后來者積累了寶貴的工程經驗。

那時，中國北斗人經歷過一個艱難的抉擇。

1983年，以陳芳允院士為代表的專家學者提出一個設想，即利用2顆地球同步軌道衛星來測定地面和空中目標，后來通過大量理論和技術上的研究工作，這一被稱作“雙星定位系統”的概念逐步明晰。

“接下來的北斗路，是一步跨到全球組網，還是分階段走?”陳忠貴說，這個問題在當時引發不小的爭議。

最終，“先區域、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封鎖，國內的部件廠家尚未成熟，北斗一號研制只能在摸索中起步。據中國工程院院士、中國航天科技集團五院北斗一號總設計師范本堯回憶，國產化從北斗一號的太陽帆板做起，當時很多衛星都不敢上，北斗是第一個“吃螃蟹”的，只好硬著頭皮上。

之后的國產化攻關更為艱苦，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，都成了擺在中國北斗人面前的一道道難題。

中國北斗衛星導航系統工程總設計師楊長風以原子鐘為例，這是北斗二號的核心器部件，研制初期，相關人員打算從國外引進，但由于外方原因，最終沒能實現合作。國外的技術封鎖，成為當時制約北斗衛星導航系統工程建設的最大瓶頸。

“沒有核心的東西，我們的系統，我們整個的研制工程就要受阻。我們北斗人堅定信念，一定要拿出自己的原子鐘來。”楊長風說。

后來，中國北斗團隊僅僅用了兩年時間，就攻克了原子鐘這個最大技術瓶頸。更讓人驚嘆的是，星載原子鐘的精度指標通俗來講是10萬年差一秒，而如今，北斗系統星載原子鐘的精度，已經提升到每300萬年差一秒。

“再后來，我們就擁有了更多自主知識產權和核心技術，北斗導航衛星單機和關鍵元器件國產化率達到100%，核心技術可控是中國空間事業創新發展的關鍵，這也是強國路上北斗人最赤誠的獻禮。”陳忠貴說。

中國北斗的傳奇，未完待續

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星研制攻關的關鍵時刻。根據國際電聯的規則，頻率資源是有時限的，過期作廢。

楊長風記得，當時這顆衛星已經伴隨著火箭進入發射塔架，等待發射，有技術人員卻發現衛星的應答機出現異常，為了不讓衛星帶著問題上天，研制團隊重新打開了整流罩。

“時間不等人!”謝軍記得，當時衛星團隊爭分奪秒完成了前期所有研制，為節省時間，所有參試人員進駐發射場后又大干3天體力活兒，搬設備、扛機柜、布電纜。

沒有片刻的喘息，緊接著就是200個小時不間斷的加電測試。這一次，院士、型號老總和技術人員一起排班，共同排除險情。

終于，2007年4月14日凌晨4時11分，火箭成功發射，衛星準確進入預定軌道。兩天后，北京從飛行試驗星獲得清晰信號，此時距離空間頻率失效僅剩不到4個小時。

“接到這個信號后，我們高興、激動得跳了起來，大家的眼淚都出來了。”楊長風說，通過整個團隊的努力，中國的軌道頻率資源保住了。

2012年，我國成功建成國際上首個混合星座區域衛星導航系統，至此，我國北斗導航“三步走”戰略順利完成前面兩大步，蹄疾而步穩。

就在北斗二號正式提供區域導航定位服務前，北斗三號全球導航系統的論證驗證工作拉開序幕，并明確了研制要求，確定了建設獨立自主、開放兼容、技術先進、穩定可靠的發展目標，自此，新征程開始了。

“北斗是一個開放的系統，中國的北斗，世界的北斗，中國發展衛星導航技術是國民經濟的重要基礎設施，也是為全人類提供時間坐標和空間坐標的基礎設施，服務的連續性和穩定性十分重要。”中國航天科技集團五院北斗三號衛星總指揮遲軍告訴記者，就像停水停電影響城市生活一樣，衛星導航服務一旦中斷，國家和社會的正常運行會受到很大的影響，因此，科技人員對衛星導航的可靠性、連續性提出了苛刻設計的要求。

據他介紹，為了提高衛星在軌服務的可靠性，北斗三號衛星采取了多項可靠性措施，使衛星的設計壽命達到12年——比肩國際導航衛星的先進水平，為北斗系統服務的連續、穩定提供了基礎保證。

從2009年12月開始，中國北斗人加速沖刺，并在2018年成功實現一年19星發射，在太空中再次刷新了“中國速度”。如今，北斗三號全球系統星座部署全面完成，“三步走”的戰略路徑，從“夢想在望”變成“夢想在握”。

楊長風透露，下一步，我國計劃到2035年，建成以北斗系統為核心，更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系。中國北斗的傳奇，未完待續。(邱晨輝)

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