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26年59星 回望中国北斗的非凡之旅

来源: 科技日报   日期:2020-06-24 10:26:15  责编:刘玉辉/娟子 
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    6月23日,由中国航天科技集团有限公司五院抓总研制的第55颗北斗导航卫星成功发射。随着该星进入预定工作轨道,北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。
    20世纪80年代,我国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路,形成了“三步走”发展战略。自1994年北斗一号系统工程立项至今,我国用26年的时间实现了59颗北斗卫星(包括55颗北斗导航卫星和4颗北斗导航试验卫星)的发射。回望中国北斗的发展,是一次各方力量同舟共济、携手拼搏,共同走出的非凡之旅。
率先“吃螃蟹”的北斗一号
    早在北斗工程诞生之前,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都开展了卓有成效的工作。
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、财力有限等原因终止,但它却如同黑夜中的明灯,以十余年的设计和研制,为五院积累了宝贵的工程经验。
    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。经过大量理论和技术研究工作,双星定位系统概念逐步明晰。接下来是一步跨到全球组网,还是分阶段走?当时引发了不小的争议。最终,“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。
    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。次年北斗一号系统工程立项,研制工作全面展开。
然而,在当时国外技术封锁、国内部件厂家尚未成熟的情况下,北斗一号的研制只能在摸索中起步。据五院北斗一号总设计师范本尧院士回忆,北斗一号的国产化是从太阳帆板做起。“当时很多卫星都不敢上,北斗是第一个‘吃螃蟹’的,硬着头皮上。”他说。
    在此后的国产化攻关中,不论是东方红三号平台的横空出世,还是影响长寿命的关键部件,以李祖洪总指挥、范本尧总设计师等为代表的老一辈北斗人,凭借自力更生的创业精神逐一攻克难关,终于在2003年建成了北斗一号系统,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。
    同时,在此过程中积累的建设和应用实践经验,以及迅速成长的北斗研制队伍,为后续工程建设打下了坚实基础。
北斗二号在激情岁月中成长
    1999年,五院在全力研制北斗一号卫星的同时,开始了对第二代卫星导航定位系统的论证。2004年,北斗二号卫星工程正式立项研制。
为实现快速形成区域导航服务能力的国家战略,以谢军、杨慧等为代表的北斗人,设计了国际上首个以GEO(地球同步轨道)/IGSO(倾斜地球同步轨道)卫星为主、有源与无源导航多功能服务相融合的卫星方案,攻克了导航卫星总体技术、高精度星载原子钟等多项关键技术,打破了国外技术封锁,建成了国际上首个混合星座区域卫星导航系统。
    北斗二号的8年研制,是让北斗人难忘的激情岁月。2007年,首颗北斗二号卫星迎来研制攻关的关键时刻。根据国际电联的频率申请规则,有限的频率资源过期作废。研制队伍争分夺秒完成了所有前期研制,进驻发射场后又大干3天体力活,搬设备、扛机柜、布电缆,没有片刻喘息,紧接着又是200小时不间断的加电测试。
    在这场与时间的赛跑中,院士、型号老总和技术人员一起排班,共同战胜种种考验。不少队员因为水土不服和过度疲劳而拉肚子、发烧,总设计师谢军3次晕倒……2007年4月16日,首颗北斗二号卫星发射两天后,传回了清晰的信号,使我国卫星导航系统具备了获得空间频率资源的资格。此时,频率有效时间仅剩不到4小时。此后数年,北斗二号卫星发射连战连捷。2012年12月27日,北斗卫星导航系统正式提供区域服务,成为国际卫星导航系统四大服务商之一。
北斗三号开启创新发展新征程
    在北斗二号正式提供区域导航定位服务前,北斗三号全球导航系统的论证验证工作已拉开序幕,确定了建设独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的全球卫星导航系统的发展目标。自此,北斗开启了创新发展的新征程。
    建设高性能、高可靠的北斗全球卫星导航系统,是我国科技领域中长期发展规划的16个重大专项之一。相对于北斗二号区域系统,北斗三号服务区域将扩展至全球,同时实现下行导航信号升级与改造等关键技术突破,为用户提供更为优质的服务。
    该系统建设既是对北斗区域系统的完善与升级,更是聚焦世界一流卫星导航系统的攀登与跨越。系统建成后性能与GPS相当,将使我国卫星导航系统达到国际先进水平。
    自2009年12月起,北斗三号研制团队在谢军、迟军、王平、陈忠贵等专家带领下加速冲刺,于2018年成功实现一年19星发射,在太空中刷新了“中国速度”。北斗三号全球导航系统不仅提出了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,还研发、建立了器部件国产化从研制、验证到应用的一体化体系,彻底打破了核心器部件长期依赖进口、受制于人的局面。今日之北斗,已取得史诗般的进步和成就。“三步走”的战略路径,从“梦想在望”变成“梦想在握”。




 

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