北斗系统迈入全球时代:将“命脉”牢牢把握在自己手里

2019年06月17日 10:18 中国青年报 已有547次阅读
扫码可在移动端浏览

  原题:中国北斗的自主创新之路——将“命脉”牢牢把握在自己手里

  中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其最近一次公开露面被问到这样一个问题:中美贸易摩擦对中国北斗卫星导航系统发展及其与美国GPS系统之间的合作有什么影响?冉承其听后直言不讳:“没有太大问题。”

  按照他的说法,推进卫星导航之间的开放合作已成为全世界的共识,不光中国这么认为,他相信美国、俄罗斯以及欧洲也持这种观点,“只有加强卫星导航系统间合作,才能共同推动时空信息、高新技术发展。”

  在前不久举行的第十届中国卫星导航年会上,冉承其“晒”出北斗过去10年的成绩单,其中最受瞩目的还是自主创新部分:国产北斗芯片、模块等关键技术已全面突破,性能指标与国际同类产品相当,10年前的年会现场很难见到北斗展品,如今北斗芯片和终端则随处可见。而这些,正是这一国之重器走向全球,“挺直腰杆”和其他国家卫星导航系统携手合作的前提。

  正如北京市市长陈吉宁在年会开幕式致辞中所提到的,回顾北斗系统过去10年的发展,既是一个自主创新的过程,也是一个开放融合的过程。这位学者出身的市长说,“北斗”从研发之初,就秉承着要将“命脉”牢牢把握在自己手里的原则,自主创新、攻坚克难,走出了一条具有中国特色、独立自主的卫星导航系统发展之路。

  “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。

  “核心技术完全自主可控!”北斗三号卫星总设计师陈忠贵说。

  “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”。

  “有没有过困难甚至让人撑不下去的时候?肯定有!”

  王平是航天科技集团五院另一位北斗三号卫星总设计师,他说,“即便是在最艰难的时候,北斗团队也从未动摇过国产化的信心和决心,要打造世界一流工程、实现航天强国梦,就离不开国产化”。

  中国北斗人最终啃下了这块“硬骨头”,国产星载铷钟从无到有,从粗到细,性能指标不断提高,填补了技术空白。

  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”。

  根据国际电联的规则,频率资源是有时限的,过期作废。北斗人争分夺秒完成了前期所有研制,为节省时间,所有参试人员进驻发射场后又大干3天体力活,搬设备、扛机柜、布电缆……

  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。

  “我们是以百米冲刺的速度在跑马拉松。”北斗三号工程副总设计师谢军如此形容北斗的研制节奏。他说,一颗北斗星的成功并不意味着组网的成功,待全球组网系统真正建成时,北斗人或许才能“松一口气”。

  “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。

  谢军告诉记者,这些人在过去20多年的研制过程中共同锻造了主动协作、顾全大局的精神,“这是一项团队工程,没有个人英雄,航天事业的成功是一个团队的成功。”

  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。

  谢军说,即便是团队中的泰斗和“明星”人物,也不“藏着掖着”。他们相信“教会徒弟才能解放师傅,一代更比一代强”,从而醉心于推进知识转移和人才培养,摸索出“自我学习,自我提高”的自助、“以老带新,传承经验”的帮助、“专业培训,注重实效”的辅助和“专业互补,共同进步”的互助的“四助”策略。

  这其中,还有这样一个有趣的观察视角:创业阶段,“老北斗人”是用药盒和大头针制作简易的卫星模型,来给新员工做讲解;后来,他们用“共享笔记本”等形式你一句、我两行地记录研制经验和心得;再后来,他们倾囊传授宝典,编著总体设计指南以及各分系统的设计工作手册,详解设计中的“清规戒律”。

  “这样给力的传帮带,加上北斗工程密集组网的历练,大大缩短了北斗人才成长的周期。”谢军说,北斗已形成一支平均年龄35岁、老中青结合的铁军团队。

  余速是航天科技集团五院一名90后航天人,他加入航天队伍才一年多的时间,便经历了多颗北斗卫星研制工作,独立完成某测试设计和实施,保障了多颗卫星多阶段测试任务的完成。

  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。

  20余年弹指一挥间,中国的北斗卫星早已布局寰宇,在眼花缭乱的北斗卫星升空背后,是这些中国北斗人的坚守。展望未来,这些苦行僧一样的“斗士”“铁军”,已经在向着2020年实现全球组网的目标冲刺,一条属于中国自主的导航之路,正在他们脚下延伸。(邱晨辉)

文: 责编:崔霄 | 打印
阅读下一篇
关于我们 | 栏目介绍 | 联系我们 | 教育网站导航
© 2001 - 现在 版权所有:郑州教育信息网 地址:郑州市南阳路314号 邮编450053 郑州教育信息网:66955375 66995447 市教育局咨询服务大厅:66976996
违法和不良信息举报电话:0371-63951019    违法和不良信息举报邮箱:zzedu163@163.com    豫ICP备10019805号-1