中國(guó)北斗研制回顧:8年16星 強(qiáng)勁勢(shì)頭追趕GPS
2019-06-04 11:29:41
北京時(shí)間10月25日23時(shí)33分,中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭,成功將第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空并送入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。(中新網(wǎng) 孫自法 攝)闖出中國(guó)式自主導(dǎo)航之路——北斗導(dǎo)航衛(wèi)星研制歷程回顧10月19日,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心里很熱鬧、很忙碌。距第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星實(shí)施發(fā)射不到一個(gè)星期,這天下午,發(fā)射中心正在進(jìn)行最后一次星箭總檢查。聲聲指令中,長(zhǎng)三丙火箭托舉著北斗衛(wèi)星矗立在塔架前,身披陽光,背靠藍(lán)天,英姿颯爽。中國(guó)航天科技集團(tuán)五院北斗導(dǎo)航衛(wèi)星總指揮李長(zhǎng)江站在不遠(yuǎn)處。他仰望著火箭頂端的北斗衛(wèi)星,眼睛瞇著,嘴角微微揚(yáng)起。“從2000年第1顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射起,每次北斗衛(wèi)星發(fā)射,我都在這。”他說。10月25日晚,第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星順利升空。這標(biāo)志著我國(guó)北斗衛(wèi)星區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)建設(shè)全面完成,將形成覆蓋亞太大部分地區(qū)的服務(wù)能力。浩渺的太空中,中國(guó)人布下了屬于自己的星座,從此定位、導(dǎo)航、授時(shí)不再受制于人?;仡欉^去10余年的研制歷程,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)承擔(dān)著提高綜合國(guó)力的重大使命,自力更生、披荊斬棘,闖出了一條中國(guó)式自主導(dǎo)航之路。“三步走”戰(zhàn)略確定,中國(guó)“北斗”起航說到衛(wèi)星導(dǎo)航,大多數(shù)人首先會(huì)想到美國(guó)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)。多年來,衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域基本形成了GPS獨(dú)霸天下的格局。其實(shí),在提出利用衛(wèi)星進(jìn)行導(dǎo)航定位的設(shè)想方面,中國(guó)與世界同步。上世紀(jì)60年代,GPS開始起步。幾乎同一時(shí)段,中國(guó)也開始了自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì),取名為“燈塔”。但是由于國(guó)家財(cái)力等原因,工程擱淺。1983年,“兩彈一星”元?jiǎng)?、中科院院士陳芳允提出了雙星定位設(shè)計(jì)方案。基于此方案,我國(guó)開始積極立項(xiàng)論證。1994年,經(jīng)國(guó)家批準(zhǔn),北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的大幕正式拉開。當(dāng)時(shí),世界各大國(guó)都高度認(rèn)識(shí)到自主開發(fā)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重要意義。除美國(guó)外,俄羅斯在開發(fā)格洛納斯系統(tǒng),歐盟則致力于建設(shè)伽利略系統(tǒng),印度、日本也在積極謀求建設(shè)獨(dú)立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。作為國(guó)家安全和社會(huì)發(fā)展不可或缺的信息基礎(chǔ)設(shè)施,衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是大國(guó)地位和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。各國(guó)在空間領(lǐng)域的角力,成為了一場(chǎng)沒有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)。我國(guó)基于國(guó)情,創(chuàng)造性地提出了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展的總體思路,先“區(qū)域”再“全球”,采取“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。李長(zhǎng)江說,“三步走”的意思是,先建立北斗衛(wèi)星雙星定位試驗(yàn)系統(tǒng),形成區(qū)域有源定位與導(dǎo)航服務(wù)能力;然后完成3種軌道10余顆衛(wèi)星的發(fā)射,建成區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng),形成區(qū)域無源服務(wù)能力,向亞太地區(qū)提供定位、導(dǎo)航、授時(shí)以及短報(bào)文通信服務(wù);最后建成由3顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成、覆蓋全球的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),形成全球無源服務(wù)能力,實(shí)現(xiàn)獨(dú)立自主、開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠、國(guó)際一流、具有中國(guó)特色北斗導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)。雙星定位,“快、好、省”地邁出自主導(dǎo)航第一步北斗工程啟動(dòng)后,中國(guó)航天科技集團(tuán)五院承擔(dān)起北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的研制工作。經(jīng)過數(shù)年攻關(guān),北斗定位衛(wèi)星01星于2000年10月31日發(fā)射,11月6日成功定點(diǎn);同年12月21日,02星發(fā)射,12月26日成功定點(diǎn)。經(jīng)過近3年的調(diào)試、測(cè)試和試運(yùn)行,2003年12月15日,我國(guó)第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通運(yùn)行,成為繼美國(guó)的GPS和俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)之后,全球第三個(gè)建成并投入使用的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位試驗(yàn)系統(tǒng)具有鮮明的特色,利用兩顆地球靜止軌道衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ粚儆谑澜缡讋?chuàng)。李長(zhǎng)江表示,該系統(tǒng)是個(gè)創(chuàng)新、實(shí)用且投資很少的初級(jí)起步系統(tǒng),它的建立,解決了我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)有無的問題,“快、好、省”地邁出了我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)的重要一步。該系統(tǒng)具有三大功能,一是快速確定用戶所在的地理位置,向用戶及主管部門提供導(dǎo)航信息;二是為用戶與用戶、用戶與地面指揮中心之間提供雙向簡(jiǎn)短報(bào)文通信服務(wù),用戶可以一次傳送120個(gè)漢字的短報(bào)文信息;三是向用戶定時(shí)發(fā)播授時(shí)信息,為用戶提供時(shí)差修正值。北斗試驗(yàn)系統(tǒng)建成后,對(duì)推動(dòng)國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了重要作用。2008年汶川地震,重災(zāi)區(qū)通信中斷。救援部隊(duì)持“北斗”終端設(shè)備進(jìn)入,利用其短報(bào)文功能突破通信盲點(diǎn),與外界取得聯(lián)系。同時(shí)管理中心則通過位置報(bào)告功能,隨時(shí)掌握著每一個(gè)終端所處的位置。此外,該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、通信、電力、金融、氣象、海洋、水文監(jiān)測(cè)等各個(gè)方面,取得了顯著效益。“北斗試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)之初,就被定位為一個(gè)驗(yàn)證技術(shù)、積累經(jīng)驗(yàn)的試驗(yàn)性工程。”中國(guó)航天科技集團(tuán)五院北斗導(dǎo)航衛(wèi)星副總師王東表示,在該系統(tǒng)的建設(shè)中,進(jìn)行了大量的新技術(shù)的試驗(yàn)驗(yàn)證,從而使下一代導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)部署獲得了技術(shù)上的準(zhǔn)備。8年16星,中國(guó)速度強(qiáng)勢(shì)追趕北斗試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從無到有的突破,但也存在一些問題,如覆蓋范圍有限、用戶數(shù)量受限、定位精度不高、不適用于高速移動(dòng)的用戶等。新一代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)迫在眉睫。“其實(shí)在北斗試驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí),我國(guó)已從上世紀(jì)末開始了第二代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的研發(fā)。”王東說,與試驗(yàn)系統(tǒng)相比,新一代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)由多顆衛(wèi)星組成,具備無源定位、測(cè)速和授時(shí)功能,同時(shí)也將雙向簡(jiǎn)短數(shù)字報(bào)文通信、位置報(bào)告等功能保留了下來。2004年,北斗衛(wèi)星區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)工程正式立項(xiàng),各項(xiàng)工作全面啟動(dòng)。2007年4月14日,該系統(tǒng)的第1顆衛(wèi)星發(fā)射成功,拉開了北斗區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)建設(shè)的序幕。這是一顆中圓軌道衛(wèi)星,它以首顆“正式”北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的身份,有效驗(yàn)證了導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)、原理和體制;2009年4月15日,第2顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,也是北斗家族中首顆地球靜止軌道衛(wèi)星發(fā)射成功。這標(biāo)志著該系統(tǒng)正式進(jìn)入部署實(shí)施階段。在2010年里,北斗系列衛(wèi)星連續(xù)密集發(fā)射,一共增加了5位“新成員”。當(dāng)2011年4月第8顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星入軌后,北斗衛(wèi)星區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)形成了由3顆同步靜止軌道衛(wèi)星和3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星組成的“3+3”星座構(gòu)型,具備了向我國(guó)大部分地區(qū)提供初始服務(wù)的能力。隨著2011年7月27日和12月2日,第9、第10顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星“落戶”傾斜同步軌道,更是有效提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。是年12月27日,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新聞發(fā)言人宣布,該系統(tǒng)開始試運(yùn)行,向中國(guó)及周邊地區(qū)提供連續(xù)的、免費(fèi)的導(dǎo)航定位和授時(shí)服務(wù)。今年,北斗衛(wèi)星區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)再次迎來密集發(fā)射期。隨著第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的成功發(fā)射,該系統(tǒng)完成了所有衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)。至此,系統(tǒng)空間段由5顆地球靜止軌道衛(wèi)星、5顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和4顆中軌道衛(wèi)星組成星座,標(biāo)志著我國(guó)全面完成區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)建設(shè),形成了覆蓋亞太大部分地區(qū)的服務(wù)能力。“在空間資源的角逐中,‘北斗’起步雖比GPS晚了20年,卻以強(qiáng)勁勢(shì)頭迎頭追趕。”談及此處,李長(zhǎng)江頗為自豪。厲兵秣馬,北斗積極備戰(zhàn)“巔峰對(duì)決”在北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)中,五院研制隊(duì)伍堅(jiān)持自主創(chuàng)新,攻克了10多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),填補(bǔ)了數(shù)十項(xiàng)技術(shù)空白。“除了對(duì)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破,系統(tǒng)建設(shè)中還會(huì)不斷出現(xiàn)意想不到的難題。對(duì)此,我們必須逐一攻克,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。”王東介紹說,針對(duì)衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)暴露出的問題,參試人員按照“舉一反三”的原則,不斷對(duì)后續(xù)衛(wèi)星進(jìn)行改進(jìn)。一方面對(duì)單星技術(shù)加以完善,包括加強(qiáng)衛(wèi)星的穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力,增強(qiáng)其壽命等;另一方面也對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),包括規(guī)范運(yùn)行管理、優(yōu)化信號(hào)處理等。伴隨著一次次攻堅(jiān)克難,北斗團(tuán)隊(duì)探索出一條科學(xué)組織航天器組批研制生產(chǎn)的新模式,為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)和今后的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí),北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)憑借其獨(dú)有的導(dǎo)航、通信相結(jié)合的服務(wù)特色,在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了“邊建設(shè)、邊發(fā)展、邊應(yīng)用”的良好局面。經(jīng)過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位試驗(yàn)系統(tǒng)幾年的發(fā)展,再到北斗衛(wèi)星區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)的建成,其巨大的應(yīng)用潛力和作用逐步被國(guó)內(nèi)用戶所認(rèn)可。此外,經(jīng)過十幾年來的工程實(shí)踐,大量的工程管理和技術(shù)人員得到了鍛煉,一個(gè)以中青年人為骨干的航天器工程研制生產(chǎn)和航天技術(shù)應(yīng)用人才隊(duì)伍活躍在導(dǎo)航衛(wèi)星研制和應(yīng)用的舞臺(tái),為衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的未來發(fā)展提供了雄厚的人才保障。下一步我國(guó)將突破以星座組網(wǎng)、高精度時(shí)空基準(zhǔn)、星座自主運(yùn)行為主要特征的關(guān)鍵技術(shù),發(fā)射多顆導(dǎo)航衛(wèi)星,于2020年建成北斗衛(wèi)星全球?qū)Ш较到y(tǒng)。屆時(shí),北斗導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)范圍將覆蓋全球,導(dǎo)航定位精度、系統(tǒng)安全性能繼續(xù)提高,短報(bào)文通信功能也將進(jìn)一步改善。(付毅飛)本報(bào)評(píng)論員文章:創(chuàng)新贏得制高點(diǎn)北斗二號(hào)第16顆衛(wèi)星一飛沖天,開啟了中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的新時(shí)代,中國(guó)人終于在浩瀚太空中布下了自己的衛(wèi)星星座系統(tǒng),在衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)了重要的一席之地。8年16顆衛(wèi)星、打造覆蓋亞太地區(qū)的區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng),北斗二號(hào)的成功不僅意味著中國(guó)已經(jīng)位居世界衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)強(qiáng)國(guó)之列,也意味著全世界近1/3人口有機(jī)會(huì)享受更加優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)航服務(wù)。這是自主創(chuàng)新的又一次成功實(shí)踐,也是中國(guó)科技發(fā)展對(duì)亞太地區(qū)、對(duì)世界的巨大貢獻(xiàn)?;仡櫛倍沸l(wèi)星導(dǎo)航項(xiàng)目立項(xiàng)之初,我們的技術(shù)基礎(chǔ)薄弱。衛(wèi)星導(dǎo)航是國(guó)家安全不可或缺的戰(zhàn)略基礎(chǔ)設(shè)施,也是能夠服務(wù)社會(huì)、帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的重要信息基礎(chǔ)設(shè)施。在這樣一個(gè)關(guān)系國(guó)計(jì)民生的戰(zhàn)略領(lǐng)域,無法指望從發(fā)達(dá)國(guó)家直接獲取技術(shù)經(jīng)驗(yàn),自主創(chuàng)新是我們的必然選擇。十幾年來,北斗人發(fā)憤圖強(qiáng),協(xié)力攻關(guān),填補(bǔ)了銣原子鐘等數(shù)十項(xiàng)技術(shù)空白,設(shè)計(jì)出適合我國(guó)技術(shù)特點(diǎn)的獨(dú)特星座結(jié)構(gòu),破解了衛(wèi)星姿態(tài)精確控制和精密測(cè)距等一系列技術(shù)難題。從當(dāng)年定位、導(dǎo)航、授時(shí)受制于人,到如今成為衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域中重要的一極,北斗短短十幾年的發(fā)展說明,自主創(chuàng)新不是能不能的問題,而是敢不敢的問題。8年16顆衛(wèi)星,歷經(jīng)十幾年完成了兩代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的研發(fā)和建設(shè),這是令世界驚嘆的“中國(guó)速度”??焖賲s穩(wěn)健的步伐背后,是科學(xué)高效的管理體系,是產(chǎn)學(xué)研用的協(xié)同創(chuàng)新,充分體現(xiàn)了舉國(guó)體制的巨大優(yōu)勢(shì)。衛(wèi)星導(dǎo)航是典型的系統(tǒng)工程??傮w設(shè)計(jì)是工程成敗的核心,各子系統(tǒng)、各研發(fā)團(tuán)隊(duì)之間的密切配合是保證系統(tǒng)高效推進(jìn)的基礎(chǔ)。項(xiàng)目論證階段,北斗人便創(chuàng)造性地提出了“三步走”這一符合我國(guó)技術(shù)特點(diǎn)和基本國(guó)情的發(fā)展戰(zhàn)略。系統(tǒng)研發(fā)和建設(shè)階段,包容開放的大局意識(shí)和總體意識(shí)深入北斗人的骨髓。可以說大到每一顆衛(wèi)星,小到每一個(gè)產(chǎn)品,無不體現(xiàn)著協(xié)同創(chuàng)新的巨大力量。北斗導(dǎo)航衛(wèi)星之所以8年16顆連戰(zhàn)連捷,是優(yōu)秀科技人才競(jìng)相集聚和優(yōu)質(zhì)創(chuàng)新資源高效利用的直接結(jié)果。而“中國(guó)速度”的背后,是中國(guó)特色自主創(chuàng)新所獨(dú)有的集中力量辦大事的制度優(yōu)勢(shì)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研發(fā)過程中,“人才第一”始終是項(xiàng)目管理理念中重要的一條。北斗項(xiàng)目充分發(fā)揮老一代科技工作者的領(lǐng)頭作用和中青年優(yōu)秀人才的骨干作用,堅(jiān)持以導(dǎo)航系統(tǒng)研制項(xiàng)目為平臺(tái),建立了科學(xué)合理的用人機(jī)制,最大限度地激發(fā)科技人員的創(chuàng)新激情和創(chuàng)造活力。在北斗的人才隊(duì)伍中,既有運(yùn)籌帷幄、布局謀篇的領(lǐng)軍大將,也有迅速成長(zhǎng)、擔(dān)當(dāng)重任的青年才俊。北斗十幾年拼搏,造就了一支站在前沿、勇于創(chuàng)新、善打硬仗的高素質(zhì)人才隊(duì)伍。他們是北斗成功的關(guān)鍵,也是北斗形成的最寶貴財(cái)富。天翻地覆誰得知,如今正南看北斗。在十幾年的發(fā)展歷程中,科研人員緊抓歷史機(jī)遇,志存高遠(yuǎn),勇?lián)姑瑢?shí)現(xiàn)了我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研發(fā)建設(shè)的重大跨越,以優(yōu)異成績(jī)譜寫出自主創(chuàng)新的華美篇章。