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A03版: 聚焦  
中国北斗全球梦圆

2020-08-01 【 字号:     

    北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式7月31日上午在北京举行。中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统,开启了高质量服务全球、造福人类的崭新篇章。

    万众一心彰显制度优势

    2017年11月,北斗三号全球组网双星首次发射。不到3年时间,中国北斗就比原定计划提前半年成功实现全球组网,让全世界领略到社会主义中国集中力量办大事的硬核实力。

    ——这是新型举国体制的又一次重大胜利。

    北斗系统是党中央亲自决策实施的国家重大科技工程,是我国迄今为止规模最大、覆盖范围最广、服务性能最高、与百姓生活关联最紧密的巨型复杂航天系统。

    “北斗是党和国家调动千军万马干出来的,是工程全线几十万人团结一心拼出来的,是广大人民群众坚定支持共同托举起来的。”中国北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风说。

    坚如磐石的群众基础,是北斗自信走向全球的最大底气所在和不竭动力之源。

    ——这是总体设计部思想的又一次重大胜利。

    北斗系统由卫星、火箭、发射场、测控、运控、星间链路、应用验证等七大系统组成,是跨部门、跨学科、跨行业、跨地域的复杂系统工程。

    “将总体设计部思想贯穿研制建设全过程,建立起科学完善的组织管理体系,这是北斗取得成功的重要经验。”中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其说。

    实践证明,在这个庞大的工作体系里,从总体层到系统层,从管理线到技术线,从建设口到应用口,从设计方到施工方,不同类型、不同隶属的单位之所以能有机融为一体,得益于高效有力的总体设计部,以及与之匹配的体制机制和文化传承。

    ——这是航天战线大团结大协作传统的又一次重大胜利。

    “我们常说,北斗是‘五千万’工程,调动了千军万马,经历了千难万险,付出了千辛万苦,要走进千家万户,将造福千秋万代。”杨长风说。

    建设全球系统与区域系统相比,不是简单的规模“扩容”,而是全面的整体“升级”,对工程全线尤其是卫星系统带来空前挑战。为如期“交卷”,工程全线通过强化产品多家布局,特别是采取卫星“双总体”,让两个卫星总体单位分别组织队伍、同步抓总研制,为确保北斗三号全球系统快速高效组网发挥了重要作用。

    2017年11月到2020年6月,我国成功发射30颗北斗三号组网星和2颗北斗二号备份星,成功率100%,以月均1颗星的速度,创造世界卫星导航系统组网发射新纪录。

    追求卓越闯出特色之路

    在北斗系统研制建设过程中,工程全线克服种种困难,探索出一条从无到有、从有到优、从有源到无源、从区域到全球的中国特色发展道路,凭着追求卓越的精神实现了“弯道超车”。

    ——“三步走”战略:符合国情的“中国选择”。

    同样是建设全球卫星导航系统,美、俄和欧盟选择搞“一步建全球”。我国起步晚、底子薄,明智选择分步走,先解决有无、满足急需,切实做到“把每个铜板都用在刀刃上”。

    1983年,“863计划”倡导者之一陈芳允院士,创造性地提出“双星定位”构想。这一方案,能以最小星座、最少投入、最短周期实现“从无到有”。

    后来,北斗系统首任工程总设计师孙家栋院士,进一步组织研究提出“三步走”发展战略,决定先建试验系统,然后再建区域系统,最后建成全球系统。

    奋斗没有休止符,追梦永远在路上:2035年左右,我国将建成以北斗系统为基础,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。

    ——“混合式”星座:独树一帜的“中国方案”。

    与其他全球卫星导航系统采取单一轨道星座构型相比,北斗系统独树一帜,坚定选择走混合星座的特色发展之路。北斗一号建设时,在国际上首次实现地球静止轨道卫星提供导航定位服务。

    北斗二号系统充分继承北斗一号的成功经验,在国际上首创以地球静止轨道和倾斜地球同步轨道卫星为骨干,兼有中圆轨道卫星的混合星座。这种“混搭”组合可以用最少卫星数量实现最好覆盖效果。

    北斗三号系统将“混合星座构型”发扬光大,建成拥有24颗中圆轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星组成的全球系统,为建设全球卫星导航系统提供了全新范式。

    ——“一体化”设计:引领潮流的“中国智慧”。

    与其他卫星导航系统相比,北斗系统确有自己的“独门绝技”:除提供全球定位导航授时服务外,还能进行短报文通信,开创了通信导航一体化的独特服务模式,是名副其实的“多面手”。

    从功能看,其他卫星导航系统仅能无源定位,因而用户只能知道“我在哪”。而北斗用户则不同,不但自己知道“我在哪”,还能告诉别人“我在哪”“在干什么”。杨长风说:“这一招很管用,比如突发地震、海上遇险时,在其他通信手段失效的情况下,北斗短报文通信可以成为传递求救信息、拯救生命的最后保险索。”

    如今,北斗三号区域短报文支持用户数量达1200万,而且能实现40个汉字的全球短报文通信。

    勇攀高峰矢志自主创新

    关键核心技术是花钱买不来的,引进仿制的路子也走不远,中国北斗面对缺乏频率资源、没有自己的原子钟和芯片等难关,走出了一条自主创新、追求卓越的发展道路。

    ——有惊无险,首获占“频”之胜。

    北斗起步之时,国际上优质频率资源已经所剩无几,经过艰苦谈判,终于推动国际电联从航空导航频段中,辟出两小段资源作为卫星导航合法使用频段。但必须在7年有效期内发射导航卫星,并成功接收传回信号,逾期则自动失效。

    为保住2007年4月17日这一最后“窗口”,工程上下进行全系统总动员和大会战,抢在2月底完成卫星研制。然而临射前,卫星上的应答机突现异常。工程试验队果断将已矗立塔架的星箭组合体拆开,取出卫星应答机,72小时不眠不休,成功排除故障。

    4月14日4时11分,这颗肩负重要使命的卫星发射成功;17日20时许,北京清晰地接收到来自这颗卫星的信号。

    那一刻,距离频率失效后限已不到4个小时。中国北斗在最后时刻“压哨破门”,拿到了进军全球卫星导航系统俱乐部的“入场券”。

    ——集智会战,攻克无“钟”之困。

    星载原子钟是导航卫星的“心脏”,是卫星导航领域“皇冠上的明珠”,其性能对系统定位和授时精度具有决定性作用。为尽早“让中国的北斗用上最好的钟”,工程总体组织相关科研单位和企业,成立3支研发队伍同步进行攻坚。不到两年时间,3支队伍全都取得成功,自主研发出达到国际先进水平的原子钟。

    很快北斗卫星上便批量搭载全国产化星载原子钟,并实现“双钟”相互备份,卫星可靠性和在轨寿命大幅提升。

    ——负重登攀,消除缺“芯”之忧。

    缺少“中国芯”,一直是困扰我国高科技领域的一块“心病”。对于北斗系统工程建设和应用来说,拥有国产芯片,对于确保安全性、稳定性、可靠性至关重要。

    通过深入动员,工程上下形成宁可国产化产品“指标低点,价格高点,也要大胆使用”的坚定共识;建立由专项管理办公室牵头,多部门参加的自主可控协调小组,大力推广使用自主芯片、模块、软件产品,通过边建边用、反复迭代,有效提高产品质量水平。

    如今,国产北斗芯片工艺由0.35微米提升到28纳米,已在物联网和消费电子领域广泛应用。支持北斗三号新信号的22纳米工艺射频基带一体化导航定位芯片,体积更小、功耗更低、精度更高,已具备批量生产能力。

    ——独辟蹊径,破解布“站”之难。

    按照传统全球卫星导航系统的建设和运行模式,需要在全球范围内建立众多地面站。为解决北斗系统国内建站实现全球运行和服务的难题,北斗系统首创Ka频段星间链路,创造性地提出高效解决方案。

    通过星间链路,所有在轨北斗卫星连成一张大网,实现北斗“兄弟”手拉手、心相通,相互间可以“通话”、测距,能自动“保持队形”,这不仅减小地面站规模、减轻地面管理维护压力,而且还使卫星定位精度大幅提高。凭借这一“绝活”,工程实现了仅依靠国内布站情况下对全球星座的运行控制,以及全球服务能力与世界一流系统的比肩。

    2020年6月,北斗三号全球系统星座部署完成后,联合国外空司专门发来视频,肯定北斗系统正在推动全球经济社会发展,赞赏北斗系统在和平利用外太空、参与联合国空间活动国际合作方面作出的巨大贡献。

    中国的北斗,世界的北斗,一流的北斗。据新华社电

 
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