前不久，我國在西昌衛星發(fā)射中心成功發(fā)射第五十九、六十顆北斗導航衛星。該組衛星是我國北斗三號全球衛星導航系統建成開(kāi)通后發(fā)射的第二組中圓地球軌道衛星，也是北斗三號全球衛星導航系統的最后一次發(fā)射。
北斗衛星導航系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“北斗系統”）是我國著(zhù)眼于國家安全和經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展需要，自主建設、獨立運行的衛星導航系統。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，北斗系統已成為面向全球用戶(hù)提供全天候、全天時(shí)、高精度定位、導航與授時(shí)服務(wù)的重要新型基礎設施。
從北斗一號、北斗二號到北斗三號，從雙星定位到全球組網(wǎng)，從覆蓋亞太到服務(wù)全球，自1994年工程立項，北斗系統已走過(guò)波瀾壯闊的30年。
30年來(lái)，全體北斗人秉承“自主創(chuàng )新、開(kāi)放融合、萬(wàn)眾一心、追求卓越”的新時(shí)代北斗精神，踐行“中國的北斗、世界的北斗、一流的北斗”發(fā)展理念，將北斗系統建設成為一張亮麗的“國家名片”。
“不管遇到什么困難，我都會(huì )咬牙堅持到最后”
根據我國導航衛星建設規劃，北斗一號覆蓋國內區域，北斗二號擴大到亞太區域，北斗三號走向全球。
2020年7月31日，北斗三號全球衛星導航系統正式開(kāi)通。由我國建成的獨立自主、開(kāi)放兼容的衛星導航系統，從此開(kāi)啟了高質(zhì)量服務(wù)全球、造福人類(lèi)的嶄新篇章。
回顧創(chuàng )新歷程，北斗三號能夠從區域走向全球，關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)之一，就是高效實(shí)現衛星之間的測量通信。
為此，我國科研人員大膽創(chuàng )新、獨辟蹊徑，提出星間鏈路技術(shù)。所謂“星間鏈路”，就是衛星和衛星之間的一條通信線(xiàn)路，是航天器與航天器之間具有數據傳輸和測距功能的無(wú)線(xiàn)鏈路，基于國內布站條件提供全球運行服務(wù)。有了這項技術(shù)，即使“看不見(jiàn)”在地球另一面的北斗衛星，通過(guò)北斗衛星的星間鏈路同樣能與它們取得聯(lián)系，這是北斗全球導航系統建設的一大特色。
康成斌深度參與了星間鏈路的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。這位中國航天科技集團五院通信導航部導航室主任，自2010年參加工作起，就全身心投入北斗系統的研制中。
實(shí)現“星連星”“太空架橋”難度極高?？党杀蠼榻B，北斗三號系統中衛星與衛星的距離最遠達到7萬(wàn)公里，既要讓遙遙相望的兩顆衛星仿佛近在咫尺，又要保證7萬(wàn)公里距離之間即使發(fā)生厘米級位置變化，都能被第一時(shí)間感知和測量，且星座中任意兩顆星都要建立起類(lèi)似聯(lián)系，“這是一項巨大的技術(shù)跨越”。
“幾乎從零起步，團隊壓力很大?！笨党杀笳f(shuō)，既要充分論證科學(xué)原理的正確性，還要開(kāi)展不計其數的試驗驗證。
為了加快突破星間鏈路技術(shù)，不耽誤衛星研制整體進(jìn)度，康成斌和團隊成員們睡在試驗場(chǎng)地，從早到晚、爭分奪秒開(kāi)展星間鏈路技術(shù)測試。
測試出現問(wèn)題，康成斌帶領(lǐng)團隊沉著(zhù)冷靜地推導、測算，直至把所有疑點(diǎn)都查找出來(lái)?！安还苡龅绞裁蠢щy，我都會(huì )咬牙堅持到最后?！边@是支撐康成斌挺過(guò)難關(guān)的信念。令他動(dòng)容的是，其間，多位白發(fā)蒼蒼的總師院士、技術(shù)專(zhuān)家主動(dòng)來(lái)到場(chǎng)地，慷慨相助。
星間鏈路技術(shù)，讓北斗系統實(shí)現了“一星通，星星通”。從一片空白、奮力追趕，再到和世界領(lǐng)先的全球導航系統并肩而立，一代代科研人員自立自強、自主創(chuàng )新、拼搏超越，蹚出了一條獨具特色的衛星導航探索之路。
“踮起腳尖去夠一夠最好的技術(shù)，才能確保先進(jìn)性”
北斗系統，匯集了全國400多家單位聯(lián)合攻關(guān)，凝聚了30多萬(wàn)名科研人員的汗水和智慧。其中，北斗三號的衛星研制，由中國航天科技集團五院和中國科學(xué)院微小衛星創(chuàng )新研究院共同擔綱。
北斗三號最后一顆組網(wǎng)星打完后，中國科學(xué)院微小衛星創(chuàng )新研究院研究員、北斗三號衛星系統首席總設計師林寶軍收到一條短信，短信中說(shuō)，“這顆星終于成功了，我們完成了別人認為不可能完成的事情”。
談及創(chuàng )新秘訣，林寶軍給出的答案是“理念創(chuàng )新”。
時(shí)間回到2015年3月30日，北斗三號全球系統首發(fā)試驗星成功升空入軌，這是中國科學(xué)院抓總研制的第一顆北斗導航衛星。這顆試驗星的新技術(shù)超過(guò)70%，運行良好。
按照慣例，衛星上的新技術(shù)比例一般不超過(guò)30%。為什么敢從30%變成70%？
林寶軍說(shuō)：“關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)一般需要10年，衛星的壽命往往在10年以上，到衛星運行終結時(shí)，使用的已經(jīng)是20年前的技術(shù)了。因此，理念的創(chuàng )新性和前瞻性就顯得很重要，要勇敢突破一些傳統觀(guān)念的條條框框?！痹谒磥?lái)，在有成熟技術(shù)保底的基礎上，“踮起腳尖去夠一夠最好的技術(shù)，才能確保先進(jìn)性?！?
林寶軍將衛星上的結構、熱控等10多個(gè)分系統合并成電子學(xué)、控制、結構、載荷四大功能鏈，簡(jiǎn)化了系統結構，提升了整體可靠性。例如，原來(lái)每個(gè)分系統都需要計算機，一顆衛星上甚至要24臺計算機，通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新，現在一臺計算機就可以完成整星計算。經(jīng)過(guò)反復篩選驗證，團隊選用成熟的元器件和工藝路線(xiàn)，確保創(chuàng )新技術(shù)落地，使衛星整體技術(shù)領(lǐng)先。
這期間，有人質(zhì)疑：“我們能不能稍微穩當點(diǎn)？”頂住壓力，林寶軍率領(lǐng)這支平均年齡只有31歲的團隊，不舍晝夜，終于研制出了性能優(yōu)異的衛星。僅在2018年，團隊就高密度研制發(fā)射了8顆北斗三號中圓地球軌道組網(wǎng)衛星，為北斗三號建成基本系統作出了突出貢獻。
據介紹，北斗系統攻克了一大批關(guān)鍵核心技術(shù)，突破多種器部件國產(chǎn)化研制，實(shí)現北斗三號衛星核心器部件國產(chǎn)化率100%。
“讓‘衛星短信’走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)”
龐大精密的北斗系統除了由衛星構成的空間段，還包括由測控系統、運控系統等構成的地面段，以及各類(lèi)終端及應用系統構成的用戶(hù)段。
鄭曉冬是中國電子科技集團網(wǎng)絡(luò )通信研究院的一名正高級工程師，從事北斗導航地面系統建設20余年，他率領(lǐng)團隊自主研發(fā)出了獨具中國特色的北斗民用短報文通信平臺。
從功能看，其他衛星導航系統僅能無(wú)源定位，因而用戶(hù)只能知道“我在哪”。北斗用戶(hù)則不同，不但自己知道“我在哪”，還能告訴別人“我在哪”“在干什么”。當遭遇突發(fā)地震、海上遇險，在其他通信手段失效的情況下，北斗短報文通信可以成為人們傳遞求救信息、拯救生命的關(guān)鍵保障。
鄭曉冬帶領(lǐng)團隊相繼攻克了微弱信號捕獲及跟蹤、高精度同步等多項技術(shù)難題，取得一系列創(chuàng )新突破，使得北斗三號在全面兼容北斗二號系統短報文通信服務(wù)的基礎上，信息發(fā)送能力提升到一次1000個(gè)漢字，極大提升了短報文系統服務(wù)能力，為短報文的規?；瘧玫於ɑA。
“讓‘衛星短信’走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)?！睘榇?，鄭曉冬團隊還創(chuàng )造性提出了將北斗短報文置入智能手機的理念。一臺手機，如何與太空中的衛星直接建立連接？
“這需要產(chǎn)品在非常小的體積下還要具備大功率發(fā)射和高靈敏度接收的能力?！编崟远蛨F隊攻克高靈敏度快速捕獲、射頻基帶一體化設計等核心技術(shù)，研制出全球首款低成本低功耗北斗短報文消費終端芯片。
研發(fā)歷程并非一帆風(fēng)順。鄭曉冬回憶，有一次團隊聯(lián)合手機廠(chǎng)商搭建手機測試環(huán)境，開(kāi)展實(shí)際測試時(shí)，調試始終不成功，大家非常焦慮。此時(shí)，團隊核心成員王曉玲提出了一個(gè)想法——對多個(gè)城市進(jìn)行北斗衛星信號測試，通過(guò)真實(shí)的測試數據分析問(wèn)題、優(yōu)化性能。這個(gè)思路得到團隊認可，大家克服困難，短短一個(gè)月內就完成了百余個(gè)城市的北斗衛星信號測試，依靠這些寶貴的測試數據，制定了整體解決方案，解決了所有問(wèn)題。
“如今，通過(guò)將短報文芯片置入手機，使手機能夠在沒(méi)有地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )情況下具備與外界緊急通信的能力，這樣的手機可以廣泛應用在遇險報警、應急救援、災害指揮、海上作業(yè)等場(chǎng)景?！编崟远f(shuō)。
北斗遠在天外，應用近在身邊。目前，全國已有超過(guò)2500處水庫應用北斗短報文通信服務(wù)水文監測，搭載國產(chǎn)北斗高精度定位芯片的共享單車(chē)投放已突破1000萬(wàn)輛，支持北斗短報文通信功能的手機已發(fā)布。北斗系統正全力賦能各行各業(yè)，成為推動(dòng)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的時(shí)空基石和重要引擎。
根據中國衛星導航系統管理辦公室發(fā)布的規劃，要在2035年前建成更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時(shí)體系。瞄準這個(gè)目標，北斗人一直在路上。