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天河漫漫 北斗璀璨——北斗导航卫星背后的研发故事

发布时间:2019-06-08 16:16 作者:admin

天河漫漫 北斗璀璨——北斗导航卫星背后的研发故事

天河漫漫北斗璀璨——北斗导航卫星背后的研发故事  光明日报记者张蕾光明日报通讯员潘晨  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?光明日报记者采访了“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。   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。   “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。   在北斗三号全球组网建设中,五院率先提出国际上首个高中轨道星间链路混合型新体制,形成了具有自主知识产权的星间链路网络协议、自主定轨、时间同步等系统方案;研发出国内首个适于直接入轨一箭多星发射的“全桁架式卫星平台”,实现了卫星自主监测和自主健康管理;成功应用星载大功率微波开关、行波管放大器等关键国产化元器件和部组件,打破核心器部件长期依赖进口、受制于人的局面,为全球快速组网建设铺平道路。

  “这是一项团队工程,没有个人英雄,航天事业的成功是一个团队的成功。

”北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师谢军说。   的确,每一颗北斗卫星都有着强大的幕后团队,牵动着卫星、运载火箭、运控、应用、测控、发射场等各大系统。 以卫星系统为例,总体设计、结构机械、热控制、综合电子、控制与推进、载荷等众多分系统,以及测试、总装等环节的北斗人,尽管身处不同岗位、面临不同挑战,但大家总是心往一处想、劲儿往一处使,共同推动北斗工程一步步稳健地向前迈进。

  即便是团队中的泰斗和“明星”人物,也不爱“藏着掖着”。 他们相信“教会徒弟才能解放师傅,一代更比一代强”,从而热心地推进知识转移和人才培养,摸索出“自我学习,自我提高”的自助、“以老带新,传承经验”的帮助、“专业培训,注重实效”的辅助和“专业互补,共同进步”的互助这样一个“四助”策略。   创业阶段,老北斗人用药盒和大头针制作出简易的卫星模型向新员工细细讲解;后来,他们采用“共享笔记本”等形式,你一句、我两行地记录研制经验和心得;后来,他们设立了督导师制度,手把手地助推青年成长,编著出总体设计指南以及各分系统的设计/工作手册作为传授宝典,以《航天器总体设计禁忌》详解设计中的“清规戒律”;再后来,创新开展的虚拟卫星培训项目渐渐成为北斗新人们的必修课,大家分工协作,用不到一个月的时间设计一颗“麻雀虽小,五脏俱全”的虚拟卫星,通过考核后才能走上工作岗位……现在,他们又有了“科研生产一体化管控平台”等数字化工具,显著提升了设计制造能力。

  给力的传帮带,加上密集组网的工程历练,大大缩短了北斗人才成长的周期。 如今,北斗研制形成了一支平均年龄38岁、老中青结合的团队,先后走出了中国工程院院士范本尧以及10余名卫星总设计师/总指挥、20余名副总设计师/副总指挥等领军人才,为我国航天事业的发展锤炼出一个宝贵的“明星”阵容。   探寻北斗导航卫星研制的背后故事,也就领悟到自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越的北斗精神。 天河漫漫,北斗璀璨,浩渺的星河从未离我们如此之近。

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