天河漫漫 北斗璀璨——北斗卫星背后的研发故事
发布时间:2019-01-04 12:42 来源: 未知 作者: admin 投稿邮箱:

北斗工程诞生之前,我国曾在卫星领域苦苦摸索,在理论探索和研制实践方面开展了卓有成效的工作。作为者,立项于20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

  北斗工程诞生之前,我国曾在卫星领域苦苦摸索,在理论探索和研制实践方面开展了卓有成效的工作。作为者,立项于20世纪60年代末的“灯塔计划”虽然最终因技术方向转型、财力有限等原因而终止,却如同黑夜中的一盏,为后来上马的北斗工程积累下宝贵的经验。

  2018年12月27日,北斗三号基本系统正式向“一带一”及全球提供基本服务,中国北斗距离全球组网的目标迈出了实质性一步。

  回首来,穿越激荡的四十年,中国北斗蹚出了一条独特的探索道,在领域成就了一段波澜壮阔的东方传奇。北斗之,贵在何处?本报记者采访了“北斗大本营”中国航天科技集团五院的部分专家,请他们讲述北斗卫星背后的研发故事。

  北斗工程诞生之前,我国曾在卫星领域苦苦摸索,在理论探索和研制实践方面开展了卓有成效的工作。作为者,立项于20世纪60年代末的“灯塔计划”虽然最终因技术方向转型、财力有限等原因而终止,却如同黑夜中的一盏,为后来上马的北斗工程积累下宝贵的经验。

  中国卫星究竟走什么样的道?在国际竞技场上,中国又一次站在了十字口。

  1983年,以陈芳允院士为代表的专家学者提出了利用2颗地球同步轨道卫星来测定地面和空中目标的设想,通过大量理论和技术上的研究工作,双星定位系统的概念逐步明晰。

  接下来,是一步跨到全球组网,还是分阶段走?这在当时引发了不小的争议。“系统一下建那么大(全球组网),需要大量的时间和资金。当时刚刚,用户还是集中在国内、周边,因此先区域、后全球的技术途径符合中国国情。”参与了技术线讨论的北斗一号卫星总设计师范本尧院士说。

  于是,“先区域、后全球”的思被确定下来,“三步走”的北斗之由此铺开。

  先解决有无。作为“第一步”,北斗一号要“花小钱,办大事”,验证系统设计思想的正确性。1993年初,五院提出卫星总体方案,初步确定了卫星技术状态和总体技术指标。1994年,北斗一号系统工程立项,组建卫星团队全面展开研制工作。经过艰苦卓绝的关键技术攻关和重大故障的成功排除抢修,终于在2003年建成北斗一号系统,使我国成为继美、俄之后第三个拥有自主卫星系统的国家。

  面对快速增长的应用需求,在保留北斗特色的同时,北斗二号迈出了提升性能的“第二步”。2004年,北斗二号正式立项研制,并于2006年成为国家16个重大科技专项之一。2012年12月27日,北斗系统面向亚太区域提供服务,成为国际卫星系统四大服务商之一。

  站在前两代星座的肩膀上,北斗的“第三步”迈得自信而坚定。立项于2009年12月的北斗三号开始尝试冲刺和领跑,并于2018年完成10箭19星发射,创界卫星系统建设的新纪录,在太空中再次刷新了“中国速度”。星间链、全球搜救载荷、新一代原子钟伴随着这些新“神器”闪耀登场,北斗系统的整体性能大幅提升。

  “北斗的研制,是中国人自己干出来的。巨人对我们技术,不让我们站在肩膀上。唯一的办法,就是自己成为巨人。”北斗一号卫星总指挥李祖洪说。

  作为国之重器,自主创新是北斗工程的必由之。秉承“探索一代,研发一代,建设一代”的创新思,中国北斗始终把发展的主动权牢牢掌握在自己手中。

  北斗一号原创性地提出双星定位的卫星实现方法,打破了国外技术垄断,建立起国际上首个基于双星定位原理的区域有源卫星定位系统北斗卫星试验系统。

  北斗二号突破了区域混合星座构建、高精度时空基准建立的关键技术,实现星载原子钟国产化,在国际上首次实现混合星座区域卫星系统。区域系统建成后,各项技术指标均与GPS等国际先进水平相当。

  北斗人至今还记得研制首颗北斗二号卫星那段“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。时间不等人!在争分夺秒完成前期所有研制任务后,为节省时间,所有参试人员进驻发射场后大干了3力活,搬设备、扛机柜、布电缆,接下来又是200小时不间断地加电测试这一次,院士、型号老总和技术人员一起排班,很多人因为水土不服而拉肚子、发烧,但大家都带病在岗位上,住了次次险情和种种。2007年4月16日,在成功发射的两天后,从飞行试验星获得清晰信号,此时距离空间频率失效仅剩下不到4个小时正是这次,有效地了我国卫星系统的频率资源,拉开了北斗区域系统建设的序幕。

  在北斗三号全球组网建设中,五院率先提出国际上首个高中轨道星间链混合型新体制,形成了具有自主知识产权的星间链网络协议、自主定轨、时间同步等系统方案;研发出国内首个适于直接入轨一箭多星发射的“全桁架式卫星平台”,实现了卫星自主监测和自主健康管理;成功应用星载大功率微波开关、行波管放大器等关键国产化元器件和部组件,打破核心器部件长期依赖进口、受制于人的局面,为全球快速组网建设铺平道。

  “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。”北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师谢军说。

  的确,每一颗北斗卫星都有着强大的幕后团队,牵动着卫星、运载火箭、运控、应用、测控、发射场等各大系统。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,尽管身处不同岗位、面临不同挑战,但大家总是心往一处想、劲儿往一处使,共同推动北斗工程一步步稳健地向前迈进。

  即便是团队中的泰斗和“明星”人物,也不爱“藏着掖着”。他们相信“徒弟才能解放师傅,一代更比一代强”,从而热心地推进知识转移和人才培养,摸索出“学习,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”的互助这样一个“四助”策略。

  创业阶段,老北斗人用药盒和大头针制作出简易的卫星模型向新员工细细;后来,他们采用“共享笔记本”等形式,你一句、我两行地记录研制经验和;后来,他们设立了督导师制度,手把手地助推青年成长,编著出总体设计指南以及各分系统的设计/工作手册作为传授宝典,以《航天器总体设计禁忌》详解设计中的“清规”;再后来,创新开展的虚拟卫星培训项目渐渐成为北斗新人们的必修课,大家分工协作,用不到一个月的时间设计一颗“麻雀虽小,五脏俱全”的虚拟卫星,通过考核后才能工作岗位现在,他们又有了“科研生产一体化管控平台”等数字化工具,显著提升了设计制造能力。

  给力的传帮带,加上密集组网的工程历练,大大缩短了北斗人才成长的周期。如今,北斗研制形成了一支平均年龄38岁、老中青结合的团队,先后走出了中国工程院院士范本尧以及10余名卫星总设计师/总指挥、20余名副总设计师/副总指挥等领军人才,为我国航天事业的发展出一个宝贵的“明星”阵容。

  卫星研制的背后故事,也就领自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越的北斗。天河漫漫,北斗璀璨,浩渺的星河从未离我们如此之近。(记者 张蕾 通讯员 潘晨)

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