從中國的北斗到世界的北斗

2018年12月27日，北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)基本系統(tǒng)正式向全球提供基本導航服務。習近平總書記在聯(lián)合國全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際委員會第十三屆大會的賀電中評價道：“北斗系統(tǒng)已成為中國實施改革開放40年來取得的重要成就之一?！?/p>

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)應用模擬圖

從雙星定位系統(tǒng)概念的提出到北斗一號系統(tǒng)從無到有，再到北斗二號系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務，直到今天北斗三號以昂揚的姿態(tài)走向世界，中國北斗的“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，歷經(jīng)近40年崢嶸歲月，走出了一條自主創(chuàng)新、團結協(xié)作、攻堅克難、追求卓越的獨特道路。

自人類文明開始，便有利用自然天體來定位導航的記載，北斗星更是通過先祖?zhèn)兦О倌甑挠^測探索后，成為指引方向的導航星。

“唯一辦法是自己成為巨人”

中國開展衛(wèi)星導航與定位研究最早可以追溯到上世紀六七十年代，但由于當時的技術條件和時代背景制約，真正提出要研制導航衛(wèi)星，已是1983年。

那一年，我國“兩彈一星”元勛、衛(wèi)星測量技術的奠基人之一陳芳允院士，提出了研制雙星快速導航系統(tǒng)，即利用兩顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星實現(xiàn)區(qū)域快速導航定位的設想。

當時，陳芳允和美國科學家G.K.奧尼爾教授不約而同地產(chǎn)生了把導航定位與數(shù)據(jù)通信聚合為一體的設計理念，并都在1985年至1990年期間進行了該系統(tǒng)的概念性研究。

當奧尼爾聽說，中國的航天人也在進行同一研究的時候，他十分震驚。然而，美國的研究計劃很快就因技術、資金等問題而夭折了。那時，中國航天人在突破了中心站和用戶機等關鍵技術后，利用通信衛(wèi)星開展雙星定位演示驗證試驗，證明了北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)技術體制的正確性和可行性。

與此同時，時任原航空航天工業(yè)部副部長的孫家棟與當時的國防科工委副主任沈榮駿中將敏銳地發(fā)現(xiàn)，擁有自主知識產(chǎn)權的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，對國家安全和軍隊保障至關重要。隨后，二人聯(lián)名致信當時的中央軍委委員、總裝備部部長曹剛川，闡明了他們對國家發(fā)展衛(wèi)星導航系統(tǒng)重要意義的分析以及實現(xiàn)方法的建議。國家對此予以高度重視和支持，有效推動了中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)工作的開展。

孫家棟等人對陳芳允的理論十分認可。在多方力量的積極推動下，1994年，中國的衛(wèi)星導航工程獲批立項，并以炎黃子孫的祖先們用于識別方向的“北斗星”命名。北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)正式問世，孫家棟被任命為工程的總設計師。自此，中國開始了第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)的研制建設。

2000年10月31日首顆北斗試驗衛(wèi)星發(fā)射前，航天科技集團總經(jīng)理王禮恒（右）、副總經(jīng)理馬興瑞（中）及衛(wèi)星總指揮李祖洪（左）一起討論技術問題

2000年10月31日是中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展史上一個值得銘記的日子。零時02分，我國長征三號甲運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心托舉我國首顆北斗導航試驗衛(wèi)星升入茫茫夜空。27分鐘后，指揮大廳收到西安衛(wèi)星測控中心傳來的喜訊：星箭分離，衛(wèi)星進入預定軌道。指揮大廳里爆發(fā)出經(jīng)久不息的掌聲和歡呼聲。

“北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是全天候、全天時提供衛(wèi)星導航信息的區(qū)域導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要為公路交通、鐵路運輸、海上作業(yè)等領域提供導航服務。北斗導航系統(tǒng)首發(fā)星的成功發(fā)射，解決了我國自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)從無到有的問題，將對我國國民經(jīng)濟建設起到積極的推動作用?！?9年前的《中國航天報》刊登了這樣一段話，概括了那顆衛(wèi)星的重要意義。

第一顆北斗導航試驗衛(wèi)星成功入軌僅50天后，千禧年歲末，長三甲火箭又將第二顆北斗導航試驗衛(wèi)星送入地球同步軌道，標志著我國成為繼美俄之后，世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家?！氨倍返难兄疲侵袊俗约焊沙鰜淼??！奕恕瘜ξ覀兗夹g封鎖，不讓我們站在肩膀上，唯一的辦法就是自己成為巨人?！碑敃r的北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)總指揮李祖洪說。

2003年5月25日，第三顆北斗導航試驗衛(wèi)星成功升空，作為備份星與前兩顆工作星組成中國完整的第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)——北斗一號。

建設世界唯一的區(qū)域導航系統(tǒng)

隨著第一步計劃的順利完成，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程由試驗階段正式轉入應用實施階段，2004年9月，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設正式啟動。被任命為衛(wèi)星總設計師的孫家棟回憶說：“中國的衛(wèi)星導航工程，有一個非常重要的中間環(huán)節(jié)，那就是建設區(qū)域導航系統(tǒng)?！?/p>

當時，很多國家都不惜斥巨資發(fā)展全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，而中國的北斗一號只解決了自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)從無到有的問題。我國“兩彈一星”元勛楊嘉墀院士認為，中國民用衛(wèi)星導航市場廣闊，潛在的經(jīng)濟效益巨大，是今后可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

在2004年的北斗導航系統(tǒng)應用論壇上，85歲高齡的楊嘉墀風塵仆仆地趕赴?？谑谐鱿瘯h，并發(fā)表了題為《發(fā)展導航衛(wèi)星及應用要啟動一個完整的廣益增強系統(tǒng)》的學術報告。“建立一個亞太區(qū)域增強系統(tǒng)，作為近期至遠期一個仿真和信息融合的系統(tǒng)是非常必要的?！睏罴诬f。

論壇結束后，楊嘉墀先后與屠善澄、童鎧、王禮恒、戚發(fā)軔、張履謙5位院士交換意見。經(jīng)集體討論，他們起草了《關于促進北斗導航系統(tǒng)應用的建議》。在報告中，6位院士就發(fā)展我國獨立自主的衛(wèi)星導航系統(tǒng)提出建議。該建議于2005年2月2日定稿，2月3日發(fā)出后，2月4日就得到了當時的國務院總理溫家寶的批示。

國家發(fā)展和改革委員會有關司、局積極落實國務院的批示，不僅將北斗導航系統(tǒng)建設列為國家基礎設施規(guī)劃，還解決了資金問題，為北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)應用的自主創(chuàng)新創(chuàng)造了十分有利的條件。

與此同時，作為北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的抓總研制單位，航天科技集團首次開始批量研制生產(chǎn)衛(wèi)星和運載火箭。從2004年項目啟動開始，北斗系統(tǒng)進入了為期4年的初樣研制階段。這一時期，衛(wèi)星系統(tǒng)共完成了4顆初樣星和1顆飛行試驗星的研制任務，攻克了星載原子鐘、高精度星地時間比對、監(jiān)測接收機和用戶終端等多項關鍵技術，為北斗建設和可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎。經(jīng)過十幾年的工程實踐，大量的工程管理和技術人員得到了鍛煉，一批系統(tǒng)應用方面的人才被培養(yǎng)出來了，為系統(tǒng)的未來發(fā)展提供了保障。

匯聚了天時、地利與人和，這才有了后續(xù)我國第二代北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的快速發(fā)展。

2007年4月14日，第一顆北斗二號衛(wèi)星發(fā)射成功

2007年4月14日，第一顆北斗導航應用衛(wèi)星發(fā)射成功，拉開了北斗區(qū)域導航系統(tǒng)建設的序幕。雖然中國北斗系統(tǒng)建設起步比美國的GPS晚了20年，但設計方案和技術指標卻走在了世界前列。

2008年，汶川大地震，震驚世界。地震發(fā)生當晚的10時左右，首批武警官兵到達地震重災區(qū)，并使用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)用戶終端機連夜陸續(xù)發(fā)回實時災情數(shù)據(jù)，為地震重災區(qū)發(fā)出了第一束生命急救電波。那場災難讓“北斗”這個名字家喻戶曉。

2010年對于中國北斗來說同樣是個不一般的年份。這一年，中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)連續(xù)迎來5顆“新成員”，系統(tǒng)在太空中初現(xiàn)雛形。同年5月19日，在第一屆中國衛(wèi)星導航學術年會上，中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)專項管理辦公室主任冉承其宣布：“北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航和授時服務。中國愿意與其他國家合作，共同發(fā)展衛(wèi)星導航事業(yè)?！?/p>

從那一年開始，我國迎來了北斗導航衛(wèi)星的高密度發(fā)射期。2011年建設完成北斗區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基本系統(tǒng)，具備向我國大部分地區(qū)提供初始服務的能力；2012年10月25日，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的16名成員全部發(fā)射升空；12月27日，國務院新聞辦公室召開北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)新聞發(fā)布會，宣告：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主建設、獨立運行，與世界其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，可在全球范圍內全天候、全天時，為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導航、授時服務。

2015年7月，孫家棟到西昌衛(wèi)星發(fā)射中心指導北斗導航衛(wèi)星發(fā)射

至此，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設的“三步走”戰(zhàn)略圓滿完成了第二步的系統(tǒng)建設目標，北斗二號衛(wèi)星導航系統(tǒng)，即北斗區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設完成。

北斗發(fā)展的新起點

2017年11月5日，距黨的十九大勝利閉幕不到半個月時間，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心傳來喜報，中國北斗再次出征，北斗三號第一顆和第二顆組網(wǎng)衛(wèi)星升空，拉開了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)全球組網(wǎng)的大幕，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略進入“最后一步”。

站在前兩代星座的肩膀上，中國北斗的“第三步”邁得無比自信。立項于2009年12月的北斗三號工程開始嘗試沖刺和領跑，星間鏈路、全球搜救載荷、新一代原子鐘等新“神器”閃耀亮相，衛(wèi)星整體性能大幅提升。

2018年的“一年18星”更讓北斗刷新了衛(wèi)星研制生產(chǎn)的中國速度，“三步走”的戰(zhàn)略路徑已逐步從“勝利在望”變成“夢想成真”。2月12日發(fā)射的北斗三號第五顆和第六顆衛(wèi)星從單機層面實現(xiàn)了100%國產(chǎn)化；9月19日發(fā)射的北斗雙星首次增加了國際搜救系統(tǒng)和全球短報文等載荷，標志著北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式走向世界；11月1日，我國首顆地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星發(fā)射成功，成為世界現(xiàn)役功能最強導航衛(wèi)星之一；11月19日，北斗三號基本系統(tǒng)星座部署圓滿完成；12月27日，北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)基本系統(tǒng)正式向“一帶一路”及全球提供基本導航服務。

今年5月17日，北斗二號工程圓滿收官，該系統(tǒng)最后一顆備份星順利到位；9月23日，北斗三號組網(wǎng)開始從基本系統(tǒng)向完整系統(tǒng)過度升級……北斗星座交替進行組網(wǎng)和補網(wǎng)行動，為我國導航系統(tǒng)順利從“區(qū)域”走向“全球”鋪平道路。

從2000年的第一顆北斗導航試驗衛(wèi)星，到2019年9月23日發(fā)射的北斗導航系統(tǒng)第四十七顆和第四十八顆衛(wèi)星，19年間，中國人已經(jīng)成功發(fā)射了52顆北斗衛(wèi)星。

現(xiàn)如今，我國北斗系統(tǒng)的在軌衛(wèi)星和地面系統(tǒng)均工作穩(wěn)定，經(jīng)全球范圍測試評估，系統(tǒng)性能滿足預期，具備全球服務能力。根據(jù)計劃，我國將在2020年全面完成北斗三號全球組網(wǎng)建設，并在2035年建成以北斗系統(tǒng)為核心的，更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時（PNT）體系。

孫家棟指出，全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)已成為經(jīng)濟社會不可或缺的空間信息基礎設施，它將惠及人類生活和經(jīng)濟發(fā)展。服務50多個國家、30多億人口的中國北斗，已成為我國對外交往的重要合作項目，顯著提升了我國的國際地位與影響力。

“山再高，往上攀，總能登頂；路再長，走下去，定能到達?！绷暯娇倳浀倪@番話恰好道出了漫漫北斗路的成功秘訣。北斗提供全球服務，是北斗建設的一大步，也是北斗發(fā)展的新起點。正如孫家棟所說，“北斗一定要走向國際，因為衛(wèi)星本身就是全球化的。”

（來源：中國航天報）