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26年59星 回望中國北斗的非凡之旅

來源﹕科技日報2020-06-24 09:39

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  6月23日﹐由中國航天科技集團有限公司五院抓總研製的第55顆北斗導航衛星成功發射。隨著該星進入預定工作軌道﹐北斗三號全球衛星導航系統星座部署全面完成。

  20世紀80年代﹐我國開始探索適合國情的衛星導航系統發展道路﹐形成了“三步走”發展戰略。自1994年北斗一號系統工程立項至今﹐我國用26年的時間實現了59顆北斗衛星(包括55顆北斗導航衛星和4顆北斗導航試驗衛星)的發射。

  回望中國北斗的發展﹐是一次各方力量同舟共濟﹑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﹐我國曾在衛星導航領域苦苦摸索﹐在理論探索和研製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﹐以十餘年的設計和研製﹐為五院積累了寶貴的工程經驗。

  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。經過大量理論和技術研究工作﹐雙星定位系統概念逐步明晰。

  接下來是一步跨到全球組網﹐還是分階段走﹖當時引發了不小的爭議。最終﹐“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。

  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。次年北斗一號系統工程立項﹐研製工作全面展開。

  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﹐北斗一號的研製祗能在摸索中起步。據五院北斗一號總設計師範本堯院士回憶﹐北斗一號的國產化是從太陽帆板做起。“當時很多衛星都不敢上﹐北斗是第一個‘吃螃蟹’的﹐硬著頭皮上。”他說。

  在此後的國產化攻關中﹐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﹑範本堯總設計師等為代表的老一輩北斗人﹐憑藉自力更生的創業精神逐一攻克難關﹐終於在2003年建成了北斗一號系統﹐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。

  同時﹐在此過程中積累的建設和應用實踐經驗﹐以及迅速成長的北斗研製隊伍﹐為後續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﹐五院在全力研製北斗一號衛星的同時﹐開始了對第二代衛星導航定位系統的論證。2004年﹐北斗二號衛星工程正式立項研製。

  為實現快速形成區域導航服務能力的國家戰略﹐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)衛星為主﹑有源與無源導航多功能服務相融合的衛星方案﹐攻克了導航衛星總體技術﹑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域衛星導航系統。

  北斗二號的8年研製﹐是讓北斗人難忘的激情歲月。2007年﹐首顆北斗二號衛星迎來研製攻關的關鍵時刻。根據國際電聯的頻率申請規則﹐有限的頻率資源過期作廢。研製隊伍爭分奪秒完成了所有前期研製﹐進駐發射場後又大幹3天體力活﹐搬設備﹑扛機櫃﹑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﹑發燒﹐總設計師謝軍3次暈倒……2007年4月16日﹐首顆北斗二號衛星發射兩天後﹐傳回了清晰的信號﹐使我國衛星導航系統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。

  此後數年﹐北斗二號衛星發射連戰連捷。2012年12月27日﹐北斗衛星導航系統正式提供區域服務﹐成為國際衛星導航系統四大服務商之一。

  北斗三號開啟創新發展新征程

  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已拉開序幕﹐確定了建設獨立自主﹑開放兼容﹑技術先進﹑穩定可靠的全球衛星導航系統的發展目標。自此﹐北斗開啟了創新發展的新征程。

  建設高性能﹑高可靠的北斗全球衛星導航系統﹐是我國科技領域中長期發展規劃的16個重大專項之一。相對於北斗二號區域系統﹐北斗三號服務區域將擴展至全球﹐同時實現下行導航信號昇級與改造等關鍵技術突破﹐為用戶提供更為優質的服務。

  該系統建設既是對北斗區域系統的完善與昇級﹐更是聚焦世界一流衛星導航系統的攀登與跨越。系統建成後性能與GPS相當﹐將使我國衛星導航系統達到國際先進水平。

  自2009年12月起﹐北斗三號研製團隊在謝軍﹑遲軍﹑王平﹑陳忠貴等專家帶領下加速衝刺﹐于2018年成功實現一年19星發射﹐在太空中刷新了“中國速度”。北斗三號全球導航系統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權的星間鏈路網絡協議﹐自主定軌﹑時間同步等系統方案﹐還研發﹑建立了器部件國產化從研製﹑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﹑受制於人的局面。

  今日之北斗﹐已取得史詩般的進步和成就。“三步走”的戰略路徑﹐從“夢想在望”變成“夢想在握”。(記者 付毅飛)

[ 責編﹕涂子怡 ]
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