三十载追梦，北斗从“天边”到“身边”

三十载追梦，北斗从“天边”到“身边”

 9月19日9时14分，长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心西昌发射场腾空而起，将第59、60颗北斗导航卫星送入茫茫太空。

      这是北斗三号全球卫星导航系统的最后两颗卫星。任务的成功，标志着北斗三号全球卫星导航系统工程正式收官，意味着中国人独立自主建设的北斗系统进入发展新征程。

      从1994年北斗系统工程立项至今的30年间，几代北斗人栉风沐雨、接续奋斗，坚持自主创新、分步建设，走出了一条从无到有，从有到优，从区域到全球的中国特色卫星导航系统建设道路，将北斗系统建成为亮丽的“国家名片”，为更好服务全球、造福人类贡献了中国智慧和力量。

北斗一号：从无到有、另辟蹊径

      中国北斗诞生之初，世界上已有两大全球卫星导航系统：美国GPS和俄罗斯格洛纳斯。已经有了其他导航系统，我们为什么还要下大力气建设北斗呢？

      “我们需要自己的时空基准，用自己的卫星系统来描述自己的时空位置，这样在关键时刻才不会受制于人。”北斗卫星导航系统总设计师杨长风曾在接受《中国报道》记者采访时说。

      1994年1月10日，国家批准北斗一号工程立项。

      按照空间定位原理，对地球上一个目标点进行定位，至少需要3颗卫星；考虑到时间误差，精确定位至少需要4颗卫星。这是GPS和格洛纳斯的工作原理和全球组网方案。如果按这条路径探索试验，既缺技术储备，又缺工程经验，更缺经费支撑。

      “立项之后，卫星团队全面展开研制工作，这期间的压力很大。”杨长风说，一是核心技术比较欠缺，二是当时国家经济基础比较薄弱，经费非常有限。为了保证北斗一号系统工程的顺利推进，主管机关想尽了各种办法“挤”经费，最终保住了这一工程。

      陈芳允院士提出“双星定位”方案，即把地心视为一颗虚拟卫星、再发射两颗地球同步卫星构成星座，可实现对区域内地面目标的快速定位。之后，北斗工程首任总设计师孙家栋院士带领北斗人创造性提出了“分步走”战略，即先试验后建设，先国内后周边，先区域后全球。

      经过艰苦卓绝的关键技术攻关，2000年，在不到两个月的时间内，我国相继发射两颗北斗导航试验卫星，北斗一号系统建成，使我国成为继美、俄之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

      “北斗一号最值得一提的就是它解决了有无的问题。”杨长风总结道。

北斗二号：自主创新、弯道超车

      北斗一号的建成并投入使用，虽然解决了有没有的问题，但与美俄相比仍有差距。于是，北斗二号系统建设提上日程。

      卫星空间轨道位置和无线电的频率是一种有限的自然资源。根据国际规则，如果不在国际电联内合法登记，或在登记后的7年里没有使用该频率，你的卫星就无法合法地使用该频率资源。

      2000年，正在筹划全球导航系统的中国和欧盟，在当年召开的世界无线电大会上向国际电信联盟（以下简称“国际电联”）提出了扩展卫星导航频率的呼吁。2000年4月18日，国际电联批准了中国申报的全球导航卫星的频率和轨道，中国的北斗系统进入国际电联的频率总表，正式取得合法地位，只等卫星发射，成功启用。

      “一颗卫星的研制周期一般是5年，而北斗二号立项的时间是2004年，这就意味着留给北斗二号的时间只有3年。时间紧、任务重、责任重大。”杨长风感慨道，“但是没有什么可以阻挡北斗人前进的步伐。立项后，北斗人争分夺秒，自定‘白加黑’‘5+2’的干法，最终在2007年4月初，卫星伴随着运载火箭到了发射中心。”

      本以为万事俱备只欠发射了，让人万万没想到的是，在发射阵地进行第三次总检查的时候，卫星应答机出现了异常，信号不稳定。“如果应答机坏了，等于卫星没有无线电信号；没有无线电信号，就拿不到合法的频率资源，就没有空间国土的合法地位。”杨长风对这段经历记忆犹新。

      “当时可谓进退两难，把问题彻底地解决，时间可能来不及；要不解决，卫星上去后，可能拿不到信号。最终决定还是要彻底解决问题，把应答机从卫星上拿下来处理。但拿下来又面临着两大难点，第一个难点是要在50米高的发射塔架上面给卫星开膛破肚，万一有一点闪失，就会造成整个任务的失败；第二个难点是取出应答机后我们要归零，要把出现的问题找出来。整个过程要进行大量的试验，但研制应答机的单位在上海，我们在西昌，当时归零只给了3天时间，3天往返上海和西昌是不可能的。专家们研究后决定，找附近具有这种试验能力的单位。通过协调，我们在成都找了一个研究所，用了整整3天时间，通过各种各样的试验，最终把问题解决了。”杨长风回忆道。

      2007年4月14日，我国第一颗北斗二号导航卫星成功发射。经过3天的在轨测试，在2007年4月17日晚上8点钟，在频率只有4个小时的期限下，我们的接收机收到了卫星发射的信号，并得到国际电联的官方认定，我国正式合法拥有了所申报空间位置和频率资源。

      除了成功拿到频率资源合法权益，北斗二号建设背后还有很多令人震撼的故事。其中，最值得一提的非星载原子钟莫属。

      卫星导航要实现精确的时间测量，前提是要有精确的时间基准，简单地说，就是要有高精度的时钟，也就是原子钟，它是卫星导航系统的核心。北斗卫星研制初期，原子钟主要从国外进口。

      “2004年，北斗二号工程批准以后，我们一开始考虑继续采取国际合作，从国外引进原子钟。”杨长风说，“在和国外公司谈判的整个过程中一切都很顺利，但万万没想到的是，到最后签协议的时候，国外公司突然变了脸，不给我们提供原子钟。怎么办？北斗人决定自己干！”

      “中国人的脊梁不能靠外国人顶着，建立独立自主的北斗卫星导航系统，必须核心在手！”在这种信念的支撑下，2005年，北斗人组织了3支队伍你追我赶进行攻关，仅仅用了两年时间就实现了从无到有、从有到精，性能指标不断提高的铷原子钟，填补了国内空白。

      成功发射第一颗北斗二号导航卫星后，我国在5年半的时间内先后将16颗北斗二号卫星送入太空，建成北斗二号系统并开始提供区域服务。

北斗三号：核心器部件100%自主可控

      2009年，北斗三号工程启动。从首组双星发射到最后一颗组网星入轨，仅仅不到3年时间，北斗三号全球卫星导航系统星座部署提前半年全面完成。

      2020年7月31日，习近平总书记向全世界宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通。这标志着我国建成了独立自主、开放兼容的全球卫星导航系统，中国北斗从此走向了服务全球、造福人类的时代舞台。

      中国卫星导航定位协会会长于贤成指出，北斗三号系统具有高精度、高可靠、高保险、多功能等特点。另外，相比其他卫星导航系统，它还具备诸多特色。一是北斗三号系统空间段采用3种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能特点更为明显。二是北斗三号系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。三是北斗系统创新融合了导航与通信能力，具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。

      “北斗三号系统作为面向全球提供公共服务的重大时空基础设施，建设过程中始终坚持走自主创新发展道路，成体系突破卫星导航领域百余项关键技术，新研百余种宇航级器部件，核心器部件100%自主可控。”于贤成告诉《中国报道》记者。

      据了解，由于北斗三号导航卫星需采用许多新技术，为此，我国在2015年至2016年陆续发射了5颗北斗三号试验卫星，验证了以高精度星载原子钟、星座自主运行等为代表的卫星载荷关键技术，以轻量化、长寿命、高可靠为典型特征的卫星平台关键技术，基于星地链路、星间链路、全新导航信号体制的导航卫星运行控制关键技术，以及98%的国产化器件，关键器件均为“中国造”。

      据中国卫星导航系统管理办公室介绍，9月19日发射的两颗卫星，将在确保北斗三号全球卫星导航系统精稳运行的基础上，开展下一代北斗系统新技术试验试用。

北斗产业进入高质量发展的新阶段

      “截至今年上半年，北斗产业综合指数已达1431点，对比2013年北斗产业元年，指数增加幅度超过470％；对比2023年上半年，指数增加幅度超过9％。”于贤成表示，北斗市场化、产业化和国际化相关指数均迈上新台阶，标志着我国北斗产业进入规模应用、高质量发展新阶段。

      中国卫星导航定位协会发布的《2024中国北斗产业发展指数报告》显示，截至今年上半年，我国各种类型的北斗终端设备应用超过2700万台（套），较去年同期增加超过400万台（套），同比增长17.4％，北斗综合应用渗透率超50％，行业领域全面覆盖，应用深度持续增强。其中，涉及国计民生重点行业的北斗终端设备应用数量超过2000万台（套）。

      北斗系统是我国重大空间基础设施，对于国家安全、经济发展以及人民生活都发挥着重要支撑作用。目前，北斗系统已广泛应用于各个行业，助力行业转型升级、提质增效，形成了深度应用、规模化发展的良好局面，产生了显著的经济效益和社会效益。

      我国北斗产业之所以能够进入规模应用、高质量发展的新阶段，于贤成认为，一方面，得益于国家政策引导，大力推动北斗规模应用，有力促进了产业快速发展；另一方面，随着数字经济发展，国民经济各行业领域加快数字化转型升级，对北斗的应用需求明显增长，各行业主动“+北斗”，拓宽了北斗应用市场。

      此外，移动互联网的发展也极大拓展了北斗的应用，北斗与智能手机、可穿戴设备相结合的新技术、新产品、新应用，为广大用户带来了新体验。

      在北斗国际化发展方面，北斗技术已进入民航、海事、移动通信、测量测绘、航空航天、全球搜救等领域10余个国际组织相关标准，北斗产品、技术和服务得到了更多国际用户的认可，北斗在全球市场中的应用模式更加丰富，应用领域得到不断拓展。

      “未来，随着北斗与5G、云计算、大数据、人工智能等技术的进一步融合创新，将催生出更多的数字化应用新场景，打造出更多的智能化服务新产品、新模式，而北斗时空服务也将遍及人类生产生活的方方面面，这对于我国数字经济的发展和服务效益的提升将形成极大的推动力。”于贤成告诉记者，北斗必将为各行业领域新质生产力的形成起到更加强大的时空赋能作用，我国北斗产业也将取得更高质量的发展。

来源《中国报道》记者 张利娟