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北斗系统迈入全球时代:将“命脉”牢牢握在自己手里

发布日期:2019年06月24日 来源 : 中国航天科技集团有限公司 字体: 【大】【中】【小】

  “硬着头皮第一个‘吃螃蟹’”


  说起被誉为北斗精神的“自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越”,第一个关键词便是“自主创新”。回望最初那段岁月,所谓自主创新就是从无到有,一路走来披荆斩棘。


  据中国工程院院士、北斗一号卫星总设计师范本尧回忆,在我国开始规划北斗蓝图时,欧美一些发达国家就已经完成了全球系统布局。但是,以我国当时的国情,不能再走欧美国家的老路,必须另辟蹊径。


  “一下子建那么大的全球组网系统,需要大量时间和资金。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’的技术途径就此确立,符合中国国情,具有中国特色。”范本尧说。


  按照他的说法,国产化是从北斗一号的太阳帆板做起,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。此后,北斗开始了艰苦卓绝的国产化攻关。


  以北斗卫星的新平台研制为例,北斗一号最初启用我国研制的“东方红三号”卫星平台,虽然采用了当时最先进的三轴稳定控制方案和双组元统一推进方案,但由于国外对我国的关键技术封锁和禁运,实现这些方案必须依靠自身条件。


  据航天科技集团五院专家的回忆,当时五院聚集国内优势力量,短短几年时间便完成了控制分系统的星载计算机、中心控制线路、推进分系统的大容量表面张力贮箱、490牛顿推力发动机等产品的技术攻关,最终,北斗一号卫星推进分系统65台部件产品“全部实现了国产”。


  然而,在当时的技术条件下,影响卫星长期稳定运行的控制分系统三大部件——红外地球敏感器、动量轮和太阳帆板驱动机构还需要进口。


  又一轮国产化攻关开始了。研制团队从关键技术、关键材料、关键工艺着手,历经8年多时间,几经波折,三大部件终于在北斗一号的备份星上实现了首飞,自主解决了卫星的“眼睛”“腿脚”和“肩关节”的问题。


  范本尧说,不论是东方红三号平台的横空出世,还是影响卫星寿命的三大关键部件,凭借自力更生的创业精神,老一辈北斗人逐一攻克,于2000年年底建成了北斗一号系统,让我国成为继美、俄之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。


  10年前,中国只有北斗一号,在轨卫星仅3颗,如今的北斗则有在轨卫星38颗,包括18颗北斗二号卫星和20颗北斗三号卫星。这其中,北斗三号所有部件和核心器件,都已达到100%国产化。


  “再难也从未动摇国产化决心”


  高科技的发展,往往取决于核心技术的突破,这一点在航天领域、在北斗工程中体现得尤为明显。


  作为导航卫星的频率基准,铷原子钟被誉为整个导航卫星的心脏,其背后就蕴藏着有关时间基准的核心技术,这些技术直接决定着导航卫星定位、测距、授时的准确性。


  然而,与世界先进导航系统相比,中国北斗起步晚、基础弱,高精度时间基准技术成为最大的“拦路虎”。科研团队研制的第一台原子钟在工作时经常出现“突跳”,精度很差,接二连三的失败,让研制团队经常一夜回到“起点”。


  2012年,在北斗二号一期发射的最后3颗卫星中,中国航天改变以往的国产化铷钟为主钟、进口铷钟为备份的搭配模式,国产化铷钟完全取代进口铷钟,导航卫星全部装上国产化铷钟,拥有了名副其实的“中国心”。


  至今,很多北斗人都还清晰地记得2007年首颗北斗二号卫星研制的那段“激情燃烧的岁月”。


  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有不到4个小时——我国卫星导航系统的频率资源把握在了自己手中,从此拉开北斗二号系统建设的序幕。


  “这里没有个人英雄”


  作为一个重大而复杂的系统工程,北斗直接牵引带动着数百家单位、上万名研制人员。


  事实上,每一颗北斗卫星都有着强大的“幕后团队”,仅以卫星系统为例,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,如果任何一个环节任何一个岗位的心思没往一处想,劲儿没往一处使,就很难有北斗今天的坚实步伐。


  与别的卫星领域不同,北斗对于系统的连续、稳定、完好、可用要求极高,一个产品的好坏直接影响着十几颗卫星的成败,牵一发而动全身。因此,“零缺憾”是北斗人执拗的追求目标,质量更是他们精心呵护的“眼珠子”。


  在第九颗北斗三号卫星某关键单机测试中,总体主任设计师刘家兴发现一个关键指标“超标了”。


  “超差了多少?”记者问刘家兴,得到的答案是“小于一纳秒”。换句话说,这个误差小于十亿分之一秒,短到用“刹那”都难以形容。


  但刘家兴就是过不了心里的那道关,“如果不把这个问题搞清楚,那就是要带着隐患、带着遗憾、带着疑虑,让卫星去上天。”


  在过去20多年的时间里,这样的“较真”是中国北斗人的常态。


  古人常用“声名北斗高”和泰山北斗来形容敬仰之情。在当代中国,正是北斗人把这项工作看作神圣事业,用匠心打造精品,才让这一国之重器不断刷新纪录,创造了一个又一个奇迹。