由航天科技集團(tuán)五院（以下簡稱五院）抓總研制的第55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星于6月23日發(fā)射成功后，進(jìn)行了近一個月的在軌測試，測試結(jié)果全部合格，在軌運(yùn)行良好。這標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將與其他全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)并肩，為全世界提供定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。
7月27日，五院北斗研制團(tuán)隊(duì)在央視財(cái)經(jīng)頻道《經(jīng)濟(jì)半小時》欄目播出的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)專題片《北斗問蒼穹（上）》深情講述了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研制背后那些不為人知的故事。
中國自主研制的北斗系統(tǒng)
從1994年北斗一號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程正式啟動，到2020年北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。中國經(jīng)過了近30年的努力，現(xiàn)在成為了繼美國、俄羅斯之后，世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。
▲北斗三號工程副總設(shè)計(jì)師、北斗三號衛(wèi)星首席總設(shè)計(jì)師謝軍
“一個大國，一個獨(dú)立的國家必須要有自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。”五院北斗三號工程副總設(shè)計(jì)師、北斗三號衛(wèi)星首席總設(shè)計(jì)師謝軍秉持著這樣的信念，見證了我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)從無到有，從弱到強(qiáng)。經(jīng)過了上萬個日日夜夜的風(fēng)雨兼程，他和北斗研制團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了上千項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破，最終使得北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。
▲北斗三號衛(wèi)星控制分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師陳斌
北斗控制分系統(tǒng)是衛(wèi)星在天上保持正確軌道、正確姿態(tài)的總指揮，它會實(shí)時搜集衛(wèi)星的軌道和姿態(tài)信息，一旦發(fā)現(xiàn)有所偏離，就指揮衛(wèi)星回到正常狀態(tài)。因此星箭分離那一刻，控制分系統(tǒng)的工作才算真正開始。6月23日9點(diǎn)43分，當(dāng)火箭一飛沖天，整流罩與火箭分離后，五院北斗三號衛(wèi)星控制分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師陳斌一直揪著心，他在等著太陽帆板自動打開。只有太陽帆板正常打開后，衛(wèi)星才具備完整的能量來源。而此前的54顆北斗衛(wèi)星，太陽帆板展開這一環(huán)節(jié)，需要通過地面人為干預(yù)，判斷各工況、條件允許后才能展開，整個過程需要40分鐘。而這一次，衛(wèi)星將第一次自主展開太陽帆板，而且整個展開的過程要在2分鐘之內(nèi)完成。
▲北斗三號衛(wèi)星控制分系統(tǒng)模擬器
陳斌的辦公室桌邊一摞厚厚的文件就是他們做的北斗衛(wèi)星控制分系統(tǒng)故障預(yù)案，而樓下，就是他們團(tuán)隊(duì)進(jìn)行故障預(yù)案驗(yàn)證的系統(tǒng)試驗(yàn)室。他們要在衛(wèi)星發(fā)射前，排除上百種可能發(fā)生的問題。因此試驗(yàn)室內(nèi)擺放著中央管理單元、太陽敏感器、陀螺等十幾件產(chǎn)品，與最后一顆北斗三號衛(wèi)星控制分系統(tǒng)相同，它們與模擬器結(jié)合形成與北斗三號完全相同的操作環(huán)境。這里不僅可以驗(yàn)證故障預(yù)案可行性，一旦衛(wèi)星在飛行過程中出現(xiàn)任何故障，這里還可以馬上復(fù)現(xiàn)、找到問題并進(jìn)行解決。2020年6月23日10點(diǎn)08分，星箭分離70秒后，太陽帆板自主展開，陳斌一直懸著的心終于放下來了。
披荊斬棘的北斗人
6月30日下午，我國北斗三號全球?qū)Ш较到y(tǒng)收官之星通過5次變軌，經(jīng)歷8天的長途跋涉，最終進(jìn)入3萬6千公里左右的地球靜止軌道，成功定點(diǎn)在東經(jīng)110.5°工作軌位。然而，成功進(jìn)入自己工作崗位的收官星并沒有正式“開工”。與此同時，五院北斗三號衛(wèi)星總體主任設(shè)計(jì)師聶欣，正在和同事們準(zhǔn)備給剛剛進(jìn)入預(yù)定軌道的北斗收官之星進(jìn)行一次全面的“體檢”，確保收官星在實(shí)際傳播條件下，各個通道性能、信號等一切穩(wěn)定正常。
▲衛(wèi)星研制現(xiàn)場
太空雖然廣袤浩瀚，但很多頻率、信號資源卻有時限。根據(jù)國際民航組織的標(biāo)準(zhǔn)，任何國家申請擴(kuò)頻碼的數(shù)量是有時限的，如果未在規(guī)定的日期前使用，便有被收回的風(fēng)險(xiǎn)。聶欣表示，負(fù)責(zé)“收官星”整星十幾個系統(tǒng)、幾百臺單機(jī)質(zhì)量的總體把控，讓他感受到了前所未有的壓力。他們需要爭分奪秒，確保衛(wèi)星在特定時限內(nèi)，達(dá)到特定的軌道位置。從工程伊始，聶欣他們便以百米沖刺的速度，來跑這場意義非凡的馬拉松。
EMC，就是電磁兼容性，是衛(wèi)星發(fā)射前最關(guān)注的問題之一。因?yàn)橐坏┌l(fā)生電磁兼容性問題，將會影響衛(wèi)星在軌正常工作，地面有可能收到錯誤信息，甚至丟失信息。為了不出紕漏，聶欣他們進(jìn)行了成千上萬次的分析試驗(yàn)，解決了一個又一個棘手的問題。
▲北斗三號衛(wèi)星總體主任設(shè)計(jì)師聶欣
就在北斗三號“收官星”研制最忙碌、最關(guān)鍵的當(dāng)口，聶欣的母親肺癌病重、急需切除手術(shù)。為了不耽誤聶欣工作，家人并沒有告訴聶欣母親手術(shù)的具體時間。聶欣一邊擔(dān)心母親的身體，另一邊掛念即將發(fā)射的衛(wèi)星。聶欣連續(xù)幾天無法入睡。幸運(yùn)的是，經(jīng)過治療，母親的身體逐漸好轉(zhuǎn)，他這才如釋重負(fù)。他母親一直在催他回去，覺得不能耽誤孩子工作。她覺得干航天、干北斗，她兒子在干一個特別重要的事情。
漫漫北斗路，家人的支持、科研人員們的全身心投入，讓謝軍、聶欣和千千萬萬個北斗人一樣，一路披荊斬棘，為北斗衛(wèi)星保駕護(hù)航，北斗的夢想，正在新一代工程師手中締造。
默默服務(wù)的北斗應(yīng)用
我們曾經(jīng)以為離我們很遙遠(yuǎn)的北斗衛(wèi)星，其實(shí)一直都在默默為我們服務(wù)。聶欣表示，實(shí)際上咱們現(xiàn)在絕大部分的國產(chǎn)手機(jī)已經(jīng)可以接收和使用北斗信號。
▲手機(jī)測試實(shí)時收到的衛(wèi)星信號
在一款可以測試實(shí)時收到衛(wèi)星信號的手機(jī)應(yīng)用上，可以清晰地看到中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)以及日本準(zhǔn)天頂衛(wèi)星QZSS系統(tǒng)，而北斗衛(wèi)星數(shù)量最多。各個導(dǎo)航系統(tǒng)都具有兼容性，北斗衛(wèi)星數(shù)量越多，意味著在定位過程中所占權(quán)重越大，所能提供的定位精度越準(zhǔn)確。
▲交通運(yùn)輸部發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
《2020中國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》披露的數(shù)據(jù)顯示：2019年我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達(dá)3450億元，較2018年增長14.4%，其中與衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用直接相關(guān)的產(chǎn)業(yè)核心產(chǎn)值為1166億元，在總產(chǎn)值中占比為33.8%。
目前，國產(chǎn)北斗基礎(chǔ)產(chǎn)品已出口120多個國家和地區(qū)。而隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球部署的完成，未來，我國衛(wèi)星導(dǎo)航市場的產(chǎn)值預(yù)計(jì)將超過4300億元人民幣。謝軍表示，天上的（北斗）好用，地面還要用好，相信隨著這一次收官之星的圓滿發(fā)射，入網(wǎng)測試的順利進(jìn)行，應(yīng)該在今年年底或者明年年初會有一個非常好的應(yīng)用局面。
從一片空白、到奮力追趕，再到和世界領(lǐng)先的全球?qū)Ш较到y(tǒng)并肩而立，北斗問天之路濃縮著幾代科研人員的心血。在這條崎嶇的道路上，科研人員們沒有捷徑可以走，只有靠自己刻苦鉆研、自主創(chuàng)新、自我超越，蹚出了一條獨(dú)特的探索之路。
