我和我的祖國|我們這樣創(chuàng)造“北斗奇跡”

1994年，一首《好漢歌》紅遍了中國大江南北。自此，“天上的星星參北斗”婦孺皆知。為什么要“參北斗”？因?yàn)槟恪罢也坏奖薄睍r，抬頭看北斗七星就可以了。然而，并不是每次抬頭都能如此幸運(yùn)。

幸運(yùn)的卻是，那一年，北斗一號系統(tǒng)工程已經(jīng)立項(xiàng)，我國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開啟了與世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)跟跑的征程。2012年底，歷經(jīng)磨練的北斗二號系統(tǒng)建成并向亞太地區(qū)提供服務(wù)，具備了與世界并跑的能力，北斗三號則直接實(shí)現(xiàn)了并肩超越。北斗人用二十年的努力走完了美國、俄羅斯四十年的歷程，向世界證明了中國時間、中國方案和中國精度。

在北京一個陽光明媚的午后，《中國報(bào)道》記者采訪了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊長風(fēng)，聽他將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的艱難發(fā)展歷程和成功背后的艱辛娓娓道來。

“我們需要自己的時空基準(zhǔn)”

中國北斗誕生之初，世界上已有兩大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：美國GPS、俄羅斯格洛納斯。已經(jīng)有其他導(dǎo)航系統(tǒng)了，我們?yōu)槭裁催€要下大力氣建設(shè)北斗呢？

“需要！”楊長風(fēng)果斷地說，“我們需要自己的時空基準(zhǔn)，用自己的衛(wèi)星系統(tǒng)來描述自己的時空位置，這樣在關(guān)鍵時刻才不會受制于人。”

楊長風(fēng)告訴《中國報(bào)道》記者，在北斗工程誕生之前，我國也曾在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域積極摸索。1970年，我國成功建造了第一顆衛(wèi)星“東方紅一號”，自此，中國航天事業(yè)開始起步發(fā)展。在衛(wèi)星導(dǎo)航方面，先后研究過“燈塔一號”等技術(shù)探索試驗(yàn)系統(tǒng)，但均未建成正式系統(tǒng)。1983年，以陳芳允院士為代表的專家學(xué)者創(chuàng)造性地提出“用兩個衛(wèi)星定位一個目標(biāo)”，雖然它的區(qū)域不是很大，但是能夠在中國區(qū)域內(nèi)解決，而且精度比較高，花錢也不太多。

“正是由于利用通信衛(wèi)星進(jìn)行定位，這就是我們的導(dǎo)航系統(tǒng)有了獨(dú)特的短報(bào)文功能?！睏铋L風(fēng)回憶道。

據(jù)了解，為了驗(yàn)證“雙星通信導(dǎo)航一體化”的設(shè)計(jì)，相關(guān)研究人員聯(lián)合了13家測控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)單位，在全國幾個衛(wèi)星測控站之間往返試驗(yàn)。1989年的一天夜里，正在做試驗(yàn)的研究小組第一次憑借雙星快速定位通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了精度30米的定位，這個試驗(yàn)結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)時的技術(shù)能力預(yù)期。大家一遍一遍互相問：“實(shí)現(xiàn)了嗎？”都不敢相信自己的眼睛。

“按照現(xiàn)在看來，這個30米的定位精度不高，但在當(dāng)時的條件下是相當(dāng)不錯的。最關(guān)鍵的是，這一核心技術(shù)取得突破后，才有立項(xiàng)的資格。隨后，科研人員馬上提出建設(shè)雙星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的立項(xiàng)申請。”楊長風(fēng)如是說。

終于，在1994年1月10日，國家批準(zhǔn)北斗一號工程立項(xiàng)。

“立項(xiàng)之后，衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)全面展開研制工作，這期間的壓力很大?！睏铋L風(fēng)告訴《中國報(bào)道》記者，“一是核心技術(shù)比較欠缺，二是當(dāng)時國家經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)比較薄弱，經(jīng)費(fèi)非常有限。為了保證北斗一號系統(tǒng)工程的順利推進(jìn)，主管機(jī)關(guān)想盡了各種辦法‘?dāng)D’經(jīng)費(fèi)，最終保住了這一工程?！?/p>

“北斗一號最值得一提的就是它解決了有無的問題。”楊長風(fēng)總結(jié)道，“1993年初，航天五院提出衛(wèi)星總體方案，初步確定了衛(wèi)星技術(shù)狀態(tài)和總體技術(shù)指標(biāo)。經(jīng)過艱苦卓絕的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，終于在2000年底建成北斗一號系統(tǒng)，使我國成為繼美、俄之后第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家?！?/p>

“雙星定位系統(tǒng)建成后，北斗系統(tǒng)是像世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一樣一步跨到全球組網(wǎng)，還是分階段走，又引發(fā)了爭議。”楊長風(fēng)說。最終，“先區(qū)域、后全球”的思路被確定，“三步走”的北斗之路由此鋪開?！叭蚪M網(wǎng)需要大量的時間和經(jīng)費(fèi)，現(xiàn)在回過頭看，當(dāng)時制定的‘三步走’方案更符合中國國情，更為世界提供了一種中國方案?！?/p>

4小時期限下

成功拿到頻率資源合法權(quán)益

衛(wèi)星空間軌道位置和無線電的頻率是一種有限的自然資源。根據(jù)國際規(guī)則，如果不在國際電聯(lián)內(nèi)合法登記，或在登記后的七年里沒有使用該頻率，你的衛(wèi)星就無法合法地使用該頻率資源。

2000年，正在籌劃全球?qū)Ш较到y(tǒng)的中國和歐盟，在當(dāng)年召開的世界無線電大會上向國際電聯(lián)提出了擴(kuò)展衛(wèi)星導(dǎo)航頻率的呼吁。2000年4月18日，國際電聯(lián)批準(zhǔn)了中國申報(bào)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星的頻率和軌道，中國的北斗系統(tǒng)進(jìn)入了國際電聯(lián)的頻率總表，正式取得合法地位，只等衛(wèi)星發(fā)射，成功啟用。

“一顆衛(wèi)星的研制周期一般是五年，而北斗二號立項(xiàng)的時間是2004年，這就意味著留給北斗二號的時間只有3年。時間緊、任務(wù)重、責(zé)任重大?！睏铋L風(fēng)感慨道，“但是沒有什么可以阻擋北斗人前進(jìn)的步伐。立項(xiàng)后，北斗人爭分奪秒，自定‘白加黑’‘5+2’的干法，最終在2007年4月初，衛(wèi)星伴隨著運(yùn)載火箭到了發(fā)射中心，本以為萬事俱備只欠發(fā)射了。”然而，讓楊長風(fēng)萬萬沒想到的是在發(fā)射陣地進(jìn)行第三次總檢查的時候，衛(wèi)星應(yīng)答機(jī)出現(xiàn)了異常，信號不穩(wěn)定。

“這個應(yīng)答機(jī)相當(dāng)于我們的手機(jī)，是天上和地下進(jìn)行聯(lián)系的傳輸工具?！睏铋L風(fēng)解釋道，“當(dāng)時可謂進(jìn)退兩難，把問題徹底地解決，時間可能來不及；要不解決，衛(wèi)星上去后，可能拿不到信號。最終決定還是要徹底解決問題，把應(yīng)答機(jī)從衛(wèi)星上拿下來處理。但拿下來又面臨著兩大難點(diǎn)，一是要在50米高的發(fā)射塔架上面給衛(wèi)星開腸破肚，萬一有一點(diǎn)閃失，就會造成整個任務(wù)的失?。坏诙€難點(diǎn)是取出應(yīng)答機(jī)后我們要?dú)w零，要把出現(xiàn)的問題找出來。整個過程要進(jìn)行大量的試驗(yàn)，但研制應(yīng)答機(jī)的單位在上海，我們在西昌。當(dāng)時歸零只給了三天時間，三天往返上海和西昌是不可能的。專家們研究后決定，找附近具有這種試驗(yàn)?zāi)芰Φ膯挝?。通過協(xié)調(diào)，我們在成都找了一個研究所?！?/p>

講到此時，還能明顯感受到楊長風(fēng)的緊張和激動?！爱?dāng)時我們負(fù)責(zé)歸零工作的同志，抱著應(yīng)答機(jī)沿盤山公路顛簸了五個多小時趕到成都。整整三天，通過各種各樣的試驗(yàn)，最終把問題解決了?；貋淼穆飞希覀兊耐鞠癖С跎膵雰阂粯右宦钒褢?yīng)答機(jī)抱在手上，回到發(fā)射中心?！?/p>

2007年4月14日，我國第一顆首發(fā)的北斗二號衛(wèi)星成功地發(fā)射了。經(jīng)過三天的在軌測試，在2007年4月17日晚上8點(diǎn)鐘，在頻率只有四個小時的期限下，我們的接收機(jī)收到了衛(wèi)星發(fā)射的信號，并得到了國際電聯(lián)的官方認(rèn)定，我國正式合法擁有了所申報(bào)空間位置和頻率資源。

“當(dāng)時我們在一個大草坪上等待信號，在十幾家單位的接收機(jī)同時收到信號的那一刻，大家都激動地跳了起來，哭著相互擁抱……”講到此時，楊長風(fēng)眼角泛起了淚花?！斑@承載著整個系統(tǒng)的希望，終于實(shí)現(xiàn)了，在那一刻壓力釋放了?？梢哉f，沒有這一次的背水一戰(zhàn)，就沒有如今的北斗系統(tǒng)。這一切都是北斗人用敢想敢干的工作作風(fēng)以及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神來保證的。”

“國產(chǎn)化我驕傲，國產(chǎn)化我心跳”

除了成功拿到頻率資源合法權(quán)益，北斗二號背后還有著很多令人震撼的故事。其中，最值得一提的非星載原子鐘莫屬。

衛(wèi)星導(dǎo)航要實(shí)現(xiàn)精確的時間測量，前提是要有精確的時間基準(zhǔn)，簡單地說，就是要有高精度的時鐘，也就是原子鐘，它是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的核心。北斗衛(wèi)星研制初期，原子鐘主要從國外進(jìn)口。

“2004年，北斗二號工程批準(zhǔn)以后，我們一開始考慮繼續(xù)采取國際合作，從國外引進(jìn)原子鐘。”楊長風(fēng)說，“在和國外公司談判的整個過程中一切都很順利，但萬萬沒想到的是，到最后簽協(xié)議的時候，國外公司突然變了臉，不給我們提供原子鐘，怎么辦？北斗人決定自己干！”

“中國人的脊梁不能靠外國人頂著，建立獨(dú)立自主的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，必須核心在手！”如今回憶起來，楊長風(fēng)依舊充滿了激情。

在這種信念的支撐下，2005年，北斗人組織了三支隊(duì)伍你追我趕進(jìn)行攻關(guān)，僅僅用了2年時間就實(shí)現(xiàn)了從無到有，從有到精，性能指標(biāo)不斷提高的銣原子鐘，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

“當(dāng)中國宣布星載原子鐘研制成功后，國外的原子鐘廠商馬上就主動找上門來，條件出奇的好，價(jià)格也一降再降，但為時已晚，中國已經(jīng)決定用自己的原子鐘建設(shè)北斗系統(tǒng)?！睏铋L風(fēng)自豪地說，“從那以后，我們更加堅(jiān)定了北斗的關(guān)鍵器部件一定要百分之百的國產(chǎn)化?！?/p>

據(jù)了解，北斗人有句戲稱：“國產(chǎn)化我驕傲，國產(chǎn)化我心跳”。所謂“國產(chǎn)化我驕傲”，就是我國自主技術(shù)已經(jīng)涉及北斗系統(tǒng)建設(shè)的各個方面?！皣a(chǎn)化我心跳”則是北斗人對北斗系統(tǒng)的高要求——系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。“不同于部分國外成熟的技術(shù)，我國國產(chǎn)化是在不斷摸索、不斷歸零中提升的。天不怕、地不怕，就怕半夜來電話。航天人最怕夜里接到出現(xiàn)故障的電話，因?yàn)椴恢酪鎸δ男┬碌膯栴}，出現(xiàn)的問題有多嚴(yán)重?！睏铋L風(fēng)說，“北斗的質(zhì)量就是我們的生命，這是每個北斗人對高可靠要求、高質(zhì)量服務(wù)的莊嚴(yán)承諾?！?/p>

一年成功發(fā)射10箭19星

靠的是把細(xì)節(jié)做到極致

北斗三號系統(tǒng)一年內(nèi)完成10箭19星的發(fā)射，且100%成功，創(chuàng)下了世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)和我國同一型號航天發(fā)射的新紀(jì)錄。

“一年發(fā)射10箭19星，這個目標(biāo)絕不單單是‘多’的概念，高密度發(fā)射、在軌測試、快速組網(wǎng)等都需要我們做大量的工作，而且每一個細(xì)節(jié)都必須做到極致，才能確保萬無一失?！睏铋L風(fēng)說，“2018年底向世界宣布北斗三號基本系統(tǒng)建成，提供全球服務(wù)，這是我們對世界的承諾?！?/p>

為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，作為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師，楊長風(fēng)承受著一般人難以承受的壓力。在這一年里，他的神經(jīng)幾乎每天都是緊繃的，每一次發(fā)射他都親臨發(fā)射現(xiàn)場?！懊堪l(fā)一顆星，不到最后一刻，我的心都落不了地。過去一年，我和我的很多同事一樣，整整一年基本沒有休息過。我已經(jīng)60歲了，有時候也感覺特別疲乏，但只要任務(wù)一來，依舊能夠迎難而上，北斗事業(yè)是我畢生奮斗的方向?！?/p>

據(jù)悉，在自主創(chuàng)新方面，北斗三號創(chuàng)新使用了更先進(jìn)的技術(shù)為世界提供更優(yōu)質(zhì)服務(wù)，形成了星星組網(wǎng)、星地組網(wǎng)的復(fù)雜系統(tǒng)，極大提升系統(tǒng)的一體化水平，為世界提供了“中國方案”。

“北斗系統(tǒng)建設(shè)有300多家單位10萬余人共同協(xié)作完成。2018年，北斗系統(tǒng)密集發(fā)射，有些一線主要技術(shù)人員在發(fā)射基地出差達(dá)到200多天。正是由于萬人一桿槍的努力，才創(chuàng)造了北斗三號組網(wǎng)密集發(fā)射的‘中國速度’。”楊長風(fēng)如是說。

雖然北斗三號工程組網(wǎng)時間緊、任務(wù)重，但是在完成密集組網(wǎng)發(fā)射任務(wù)的同時，北斗人仍不斷追求卓越，比肩世界一流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到世界領(lǐng)先水平，定位精度不斷提升，在亞太地區(qū)從10米提升至5米，體現(xiàn)了“中國精度”。

楊長風(fēng)如此感慨道：“上述成績的取得，靠的是北斗精神，即‘自主創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作、攻堅(jiān)克難、追求卓越’。北斗精神是‘兩彈一星’精神的延續(xù)與傳承，在當(dāng)年那么艱難的條件下，我們都可以創(chuàng)造奇跡。如今，我們更有信心在北斗精神的激勵下，通過技術(shù)創(chuàng)新、集智攻關(guān)、群策群力，創(chuàng)造‘北斗奇跡’?！?/p>