天河漫漫 北斗璀璨——北斗導航衛星背後的研發故事

　　2018年12月27日，北斗三號基本系統正式向“一帶一路”及全球提供基本導航服務，中國北斗距離全球組網的目標邁出了實質性一步。

　　回首來路，穿越激蕩的四十年，中國北斗蹚出了一條獨特的探索道路，在導航領域成就了一段波瀾壯闊的東方傳奇。北斗之路，貴在何處？光明日報記者採訪了“北斗大本營”中國航太科技集團五院的部分專家，請他們講述北斗導航衛星背後的研發故事。

　　“小步快跑”刷新中國速度

　　北斗工程誕生之前，我國曾在衛星導航領域苦苦摸索，在理論探索和研製實踐方面開展了卓有成效的工作。作為先驅者，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、財力有限等原因而終止，卻如同黑夜中的一盞明燈，為後來開工的北斗工程積累下寶貴的經驗。

　　中國導航衛星究竟走什麼樣的道路？在國際導航競技場上，中國又一次站在了十字路口。

　　1983年，以陳芳允院士為代表的專家學者提出了利用2顆地球同步軌道衛星來測定地面和空中目標的設想，通過大量理論和技術上的研究工作，雙星定位系統的概念逐步明晰。

　　接下來，是一步跨到全球組網，還是分階段走？這在當時引發了不小的爭議。“系統一下建那麼大（全球組網），需要大量的時間和資金。當時剛剛開放，用戶還是集中在國內、周邊，因此‘先區域、後全球’的技術途徑符合中國國情。”參與了技術路線討論的北斗一號衛星總設計師範本堯院士說。

　　於是，“先區域、後全球”的思路被確定下來，“三步走”的北斗之路由此鋪開。

　　先解決有無。作為“第一步”，北斗一號要“花小錢，辦大事”，驗證系統設計思想的正確性。1993年初，五院提出衛星總體方案，初步確定了衛星技術狀態和總體技術指標。1994年，北斗一號系統工程立項，組建衛星團隊全面展開研製工作。經過艱苦卓絕的關鍵技術攻關和重大故障的成功排除搶修，終於在2003年建成北斗一號系統，使我國成為繼美、俄之後第三個擁有自主衛星導航系統的國家。

　　面對快速增長的應用需求，在保留北斗特色的同時，北斗二號邁出了提升性能的“第二步”。2004年，北斗二號正式立項研製，並於2006年成為國家16個重大科技專項之一。2012年12月27日，北斗系統面向亞太區域提供服務，成為國際衛星導航系統四大服務商之一。

　　站在前兩代星座的肩膀上，北斗的“第三步”邁得自信而堅定。立項于2009年12月的北斗三號開始嘗試衝刺和領跑，並於2018年完成10箭19星發射，創下世界衛星導航系統建設的新紀錄，在太空中再次刷新了“中國速度”。星間鏈路、全球搜救載荷、新一代原子鐘……伴隨著這些新“神器”閃耀登場，北斗導航系統的整體性能大幅提升。

　　把發展的主動權掌握在自己手中

　　“北斗的研製，是中國人自己幹出來的。‘巨人’對我們技術封鎖，不讓我們站在肩膀上。唯一的辦法，就是自己成為巨人。”北斗一號衛星總指揮李祖洪說。

　　作為國之重器，自主創新是北斗工程的必由之路。秉承“探索一代，研發一代，建設一代”的創新思路，中國北斗始終把發展的主動權牢牢掌握在自己手中。

　　北斗一號原創性地提出雙星定位的衛星實現方法，打破了國外技術壟斷，建立起國際上首個基於雙星定位原理的區域有源衛星定位系統——北斗導航衛星試驗系統。

　　北斗二號突破了區域混合導航星座構建、高精度時空基準建立的關鍵技術，實現星載原子鐘國產化，在國際上首次實現混合星座區域衛星導航系統。區域系統建成後，各項技術指標均與GPS等國際先進水準相當。

　　北斗人至今還記得研製首顆北斗二號衛星那段“激情燃燒的歲月”。根據國際電聯的規則，頻率資源是有時限的，過期作廢。時間不等人！在爭分奪秒完成前期所有研製任務後，為節省時間，所有參試人員進駐發射場後大幹了3天體力活，搬設備、扛機櫃、布電纜，接下來又是200小時不間斷地加電測試……這一次，院士、型號老總和技術人員一起排班，很多人因為水土不服而拉肚子、發燒，但大家都帶病堅持在崗位上，經受住了次次險情和種種考驗。2007年4月16日，在成功發射的兩天后，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下不到4個小時——正是這次壯舉，有效地保護了我國衛星導航系統的頻率資源，拉開了北斗區域導航系統建設的序幕。

　　在北斗三號全球組網建設中，五院率先提出國際上首個高中軌道星間鏈路混合型新體制，形成了具有自主智慧財產權的星間鏈路網路協議、自主定軌、時間同步等系統方案；研發出國內首個適於直接入軌一箭多星發射的“全桁架式衛星平臺”，實現了衛星自主監測和自主健康管理；成功應用星載大功率微波開關、行波管放大器等關鍵國產化元器件和部組件，打破核心器部件長期依賴進口、受制於人的局面，為全球快速組網建設鋪平道路。

　　每顆北斗衛星都有強大的幕後團隊

　　“這是一項團隊工程，沒有個人英雄，航太事業的成功是一個團隊的成功。”北斗三號工程副總設計師、衛星首席總設計師謝軍說。

　　的確，每一顆北斗衛星都有著強大的幕後團隊，牽動著衛星、運載火箭、運控、應用、測控、發射場等各大系統。以衛星系統為例，總體設計、結構機械、熱控制、綜合電子、控制與推進、載荷等眾多分系統，以及測試、總裝等環節的北斗人，儘管身處不同崗位、面臨不同挑戰，但大家總是心往一處想、勁兒往一處使，共同推動北斗工程一步步穩健地向前邁進。

　　即便是團隊中的泰斗和“明星”人物，也不愛“藏著掖著”。他們相信“教會徒弟才能解放師傅，一代更比一代強”，從而熱心地推進知識轉移和人才培養，摸索出“自我學習，自我提高”的自助、“以老帶新，傳承經驗”的幫助、“專業培訓，注重實效”的輔助和“專業互補，共同進步”的互助這樣一個“四助”策略。

　　創業階段，老北斗人用藥盒和大頭針製作出簡易的衛星模型向新員工細細講解；後來，他們採用“共用筆電”等形式，你一句、我兩行地記錄研製經驗和心得；後來，他們設立了督導師制度，手把手地助推青年成長，編著出總體設計指南以及各分系統的設計/工作手冊作為傳授寶典，以《航太器總體設計禁忌》詳解設計中的“清規戒律”；再後來，創新開展的虛擬衛星培訓項目漸漸成為北斗新人們的必修課，大家分工協作，用不到一個月的時間設計一顆“麻雀雖小，五臟俱全”的虛擬衛星，通過考核後才能走上工作崗位……現在，他們又有了“科研生產一體化管控平臺”等數字化工具，顯著提升了設計製造能力。

　　給力的傳幫帶，加上密集組網的工程歷練，大大縮短了北斗人才成長的週期。如今，北斗研製形成了一支平均年齡38歲、老中青結合的團隊，先後走出了中國工程院院士範本堯以及10余名衛星總設計師/總指揮、20余名副總設計師/副總指揮等領軍人才，為我國航太事業的發展錘鍊出一個寶貴的“明星”陣容。

　　探尋北斗導航衛星研製的背後故事，也就領悟到自主創新、團結協作、攻堅克難、追求卓越的北斗精神。天河漫漫，北斗璀璨，浩渺的星河從未離我們如此之近。（張蕾 潘晨）