从“埋头追赶”到“昂首领跑”，从“受制于人”到“自主可控”

中国北斗突围之路

终于，中国人迎来了这个属于梦想的高光时刻，由我国自主研制的全球卫星导航系统――北斗，在6月23日完成了全球卫星导航系统星座部署。

当天，我国第55颗北斗导航卫星，即北斗三号最后一颗全球组网卫星从西昌卫星发射中心奔赴天疆，在北斗全球组网“大棋局”中落子定盘。至此，30颗北斗组网卫星全部到位。

从1994年北斗一号系统工程立项，到如今北斗三号组网卫星发射任务完成，中国北斗人用20多年的时间实现了55颗卫星的研制发射。其间，中国北斗人走过了从“埋头追赶”到“昂首领跑”，从“受制于人”到“自主可控”，从“区域服务”到“全球指路”的艰辛历程。

“北斗灵魂四连问”

“高精度的太空灯塔如何建立起来？”“我们自己的位置谁来测？”“中国北斗怎么保持稳定？”“中国北斗多颗卫星如何能够安全、可靠地工作？”

在接受记者采访时，中国航天科技集团五院北斗三号工程副总设计师、北斗三号卫星首席总设计师谢军说，他自己经常被问到这样的问题，有的北斗人还将其称之为“北斗灵魂四连问”。

谢军告诉记者，“四连问”涉及从卫星本体构造、导航总体技术、核心单机研制、自主创新突破4个方面，国产化之路，步履艰难，通过三代北斗系统的探索与实践，中国航天人终不负时光，交出了一份闪亮答卷。

“我们也经历过关键单机和元器件被一些国家‘卡脖子’的挫折，但始终没有动摇走自主可控道路的决心。”谢军说，北斗人深知北斗是国之重器，事关国防现代化建设和国民经济发展。

“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。”从某种程度上说，这句话就是我国自主研制北斗卫星导航系统的一个重要原因。

北斗三号卫星总设计师陈忠贵告诉记者，北斗导航系统面向国家安全、社会经济发展、人民生活，提供时间基准、空间位置基准，对国家的重要性和人民生活的影响非常大。

“关键核心技术如果由别人提供，安全感何来？”陈忠贵说，比如当前的热点新基建，将是我国建设发展下一阶段的重要方向，时间基准和空间位置基准就是至关重要的基础，“北斗导航系统是新基建的基建，基础的基础”。

作为北斗全球导航系统的收官之星，此次发射的北斗三号卫星，秉承北斗研制一直坚定走国产化道路的思想，在国产化方面也是集大成之作。

据陈忠贵介绍，2000年年底，我国建成北斗一号系统，解决了卫星最基本的问题，诸如供配电的太阳帆板，是为卫星提供由光转为电的部件，以及控制系统的转动机构，“这些核心产品的国产化，让北斗卫星的身体有了一副‘中国体格’”。

2012年年底，我国建成北斗二号系统。谢军说，北斗二号打破了国外的技术封锁，攻克了以导航卫星总体技术、高精度星载原子钟等为代表的多项关键技术，让卫星导航系统“心脏”跳动出“中国心率”。

北斗三号更是一马当先，开始了从并跑到领跑的征程。谢军说，中国北斗人率先提出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，填补了国内空白。

“更值得一提的是，我们建立了器部件国产化从研制、验证到应用一体化体系，彻底打破了核心器部件长期依赖进口、受制于人的局面！”谢军说，至此，北斗导航系统铸造了“中国灵魂”。

北斗“三步走”之路

事实上，早在北斗工程诞生之前，我国就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过相关工作。据陈忠贵介绍，作为先驱者，立项于上世纪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一盏明灯，为后来者积累了宝贵的工程经验。

那时，中国北斗人经历过一个艰难的抉择。

1983年，以陈芳允院士为代表的专家学者提出一个设想，即利用2颗地球同步轨道卫星来测定地面和空中目标，后来通过大量理论和技术上的研究工作，这一被称作“双星定位系统”的概念逐步明晰。

“接下来的北斗路，是一步跨到全球组网，还是分阶段走？”陈忠贵说，这个问题在当时引发不小的争议。

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。

然而到20世纪90年代，一些国家对我国采取技术封锁，国内的部件厂家尚未成熟，北斗一号研制只能在摸索中起步。据中国工程院院士、中国航天科技集团五院北斗一号总设计师范本尧回忆，国产化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，只好硬着头皮上。

之后的国产化攻关更为艰苦，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，都成了摆在中国北斗人面前的一道道难题。

中国北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风以原子钟为例，这是北斗二号的核心器部件，研制初期，相关人员打算从国外引进，但由于外方原因，最终没能实现合作。国外的技术封锁，成为当时制约北斗卫星导航系统工程建设的最大瓶颈。

“没有核心的东西，我们的系统，我们整个的研制工程就要受阻。我们北斗人坚定信念，一定要拿出自己的原子钟来。”杨长风说。

后来，中国北斗团队仅仅用了两年时间，就攻克了原子钟这个最大技术瓶颈。更让人惊叹的是，星载原子钟的精度指标通俗来讲是10万年差一秒，而如今，北斗系统星载原子钟的精度，已经提升到每300万年差一秒。

“再后来，我们就拥有了更多自主知识产权和核心技术，北斗导航卫星单机和关键元器件国产化率达到100%，核心技术可控是中国空间事业创新发展的关键，这也是强国路上北斗人最赤诚的献礼。”陈忠贵说。

中国北斗的传奇，未完待续

谈起北斗二号8年激情燃烧的研制岁月，很多北斗人记忆犹新。

2007年，正是首颗北斗二号卫星研制攻关的关键时刻。根据国际电联的规则，频率资源是有时限的，过期作废。

杨长风记得，当时这颗卫星已经伴随着火箭进入发射塔架，等待发射，有技术人员却发现卫星的应答机出现异常，为了不让卫星带着问题上天，研制团队重新打开了整流罩。

“时间不等人！”谢军记得，当时卫星团队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天体力活儿，搬设备、扛机柜、布电缆。

没有片刻的喘息，紧接着就是200个小时不间断的加电测试。这一次，院士、型号老总和技术人员一起排班，共同排除险情。

终于，2007年4月14日凌晨4时11分，火箭成功发射，卫星准确进入预定轨道。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剩不到4个小时。

“接到这个信号后，我们高兴、激动得跳了起来，大家的眼泪都出来了。”杨长风说，通过整个团队的努力，中国的轨道频率资源保住了。

2012年，我国成功建成国际上首个混合星座区域卫星导航系统，至此，我国北斗导航“三步走”战略顺利完成前面两大步，蹄疾而步稳。

就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拉开序幕，并明确了研制要求，确定了建设独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的发展目标，自此，新征程开始了。

“北斗是一个开放的系统，中国的北斗，世界的北斗，中国发展卫星导航技术是国民经济的重要基础设施，也是为全人类提供时间坐标和空间坐标的基础设施，服务的连续性和稳定性十分重要。”中国航天科技集团五院北斗三号卫星总指挥迟军告诉记者，就像停水停电影响城市生活一样，卫星导航服务一旦中断，国家和社会的正常运行会受到很大的影响，因此，科技人员对卫星导航的可靠性、连续性提出了苛刻设计的要求。

据他介绍，为了提高卫星在轨服务的可靠性，北斗三号卫星采取了多项可靠性措施，使卫星的设计寿命达到12年――比肩国际导航卫星的先进水平，为北斗系统服务的连续、稳定提供了基础保证。

从2009年12月开始，中国北斗人加速冲刺，并在2018年成功实现一年19星发射，在太空中再次刷新了“中国速度”。如今，北斗三号全球系统星座部署全面完成，“三步走”的战略路径，从“梦想在望”变成“梦想在握”。

杨长风透露，下一步，我国计划到2035年，建成以北斗系统为核心，更加泛在、更加融合、更加智能的国家综合定位导航授时体系。中国北斗的传奇，未完待续。（邱晨辉）