闖出中國式自主導航之路

　　——北斗導航衛星研製歷程回顧

　　10月19日，西昌衛星發射中心裏很熱鬧、很忙碌。

　　距第16顆北斗導航衛星實施發射不到一個星期，這天下午，發射中心正在進行最後一次星箭總檢查。聲聲指令中，長三丙火箭托舉著北斗衛星矗立在塔架前，身披陽光，背靠藍天，英姿颯爽。

　　中國航天科技集團五院北斗導航衛星總指揮李長江站在不遠處。他仰望著火箭頂端的北斗衛星，眼睛瞇著，嘴角微微揚起。“從2000年第1顆北斗導航試驗衛星發射起，每次北斗衛星發射，我都在這。”他説。

　　10月25日晚，第16顆北斗導航衛星順利升空。這標誌著我國北斗衛星區域導航系統建設全面完成，將形成覆蓋亞太大部分地區的服務能力。浩渺的太空中，中國人佈下了屬於自己的星座，從此定位、導航、授時不再受制於人。

　　回顧過去10餘年的研製歷程，北斗衛星導航系統承擔著提高綜合國力的重大使命，自力更生、披荊斬棘，闖出了一條中國式自主導航之路。

　　“三步走”戰略確定，中國“北斗”起航

　　説到衛星導航，大多數人首先會想到美國GPS導航系統。多年來，衛星導航領域基本形成了GPS獨霸天下的格局。

　　其實，在提出利用衛星進行導航定位的設想方面，中國與世界同步。

　　上世紀60年代，GPS開始起步。幾乎同一時段，中國也開始了自己的衛星導航系統設計，取名為“燈塔”。但是由於國家財力等原因，工程擱淺。

　　1983年，“兩彈一星”元勳、中科院院士陳芳允提出了雙星定位設計方案。基於此方案，我國開始積極立項論證。1994年，經國家批准，北斗衛星導航系統建設的大幕正式拉開。

　　當時，世界各大國都高度認識到自主開發衛星導航系統的重要意義。除美國外，俄羅斯在開發格洛納斯系統，歐盟則致力於建設伽利略系統，印度、日本也在積極謀求建設獨立自主的衛星導航系統。作為國家安全和社會發展不可或缺的信息基礎設施，衛星導航系統是大國地位和綜合國力的重要標誌。各國在空間領域的角力，成為了一場沒有硝煙的戰爭。

　　我國基於國情，創造性地提出了北斗衛星導航系統建設發展的總體思路，先“區域”再“全球”，採取“三步走”的發展戰略。李長江説，“三步走”的意思是，先建立北斗衛星雙星定位試驗系統，形成區域有源定位與導航服務能力；然後完成3種軌道10余顆衛星的發射，建成區域導航系統，形成區域無源服務能力，向亞太地區提供定位、導航、授時以及短報文通信服務；最後建成由3顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成、覆蓋全球的北斗全球衛星導航系統，形成全球無源服務能力，實現獨立自主、開放兼容、技術先進、穩定可靠、國際一流、具有中國特色北斗導航系統建設的目標。

　　雙星定位，“快、好、省”地邁出自主導航第一步

　　北斗工程啟動後，中國航天科技集團五院承擔起北斗導航衛星的研製工作。經過數年攻關，北斗定位衛星01星于2000年10月31日發射，11月6日成功定點；同年12月21日，02星發射，12月26日成功定點。經過近3年的調試、測試和試運行，2003年12月15日，我國第一代衛星導航系統正式開通運行，成為繼美國的GPS和俄羅斯的格洛納斯系統之後，全球第三個建成並投入使用的衛星導航定位系統。

　　北斗衛星導航定位試驗系統具有鮮明的特色，利用兩顆地球靜止軌道衛星實現區域導航定位屬於世界首創。李長江表示，該系統是個創新、實用且投資很少的初級起步系統，它的建立，解決了我國衛星導航定位系統有無的問題，“快、好、省”地邁出了我國衛星導航系統建設的重要一步。

　　該系統具有三大功能，一是快速確定用戶所在的地理位置，向用戶及主管部門提供導航信息；二是為用戶與用戶、用戶與地面指揮中心之間提供雙向簡短報文通信服務，用戶可以一次傳送120個漢字的短報文信息；三是向用戶定時發播授時信息，為用戶提供時差修正值。

　　北斗試驗系統建成後，對推動國防和國民經濟建設起到了重要作用。2008年汶川地震，重災區通信中斷。救援部隊持“北斗”終端設備進入，利用其短報文功能突破通信盲點，與外界取得聯絡。同時管理中心則通過位置報告功能，隨時掌握著每一個終端所處的位置。此外，該系統廣泛應用於交通運輸、通信、電力、金融、氣象、海洋、水文監測等各個方面，取得了顯著效益。

　　“北斗試驗系統建設之初，就被定位為一個驗證技術、積累經驗的試驗性工程。”中國航天科技集團五院北斗導航衛星副總師王東表示，在該系統的建設中，進行了大量的新技術的試驗驗證，從而使下一代導航衛星網絡的建設部署獲得了技術上的準備。

　　8年16星，中國速度強勢追趕

　　北斗試驗系統實現了從無到有的突破，但也存在一些問題，如覆蓋範圍有限、用戶數量受限、定位精度不高、不適用於高速移動的用戶等。新一代北斗導航系統的建設迫在眉睫。

　　“其實在北斗試驗系統建設的同時，我國已從上世紀末開始了第二代北斗導航系統的研發。”王東説，與試驗系統相比，新一代北斗導航系統由多顆衛星組成，具備無源定位、測速和授時功能，同時也將雙向簡短數字報文通信、位置報告等功能保留了下來。

　　2004年，北斗衛星區域導航系統工程正式立項，各項工作全面啟動。

　　2007年4月14日，該系統的第1顆衛星發射成功，拉開了北斗區域導航系統建設的序幕。這是一顆中圓軌道衛星，它以首顆“正式”北斗導航衛星的身份，有效驗證了導航系統的技術、原理和體制；2009年4月15日，第2顆北斗導航衛星，也是北斗家族中首顆地球靜止軌道衛星發射成功。這標誌著該系統正式進入部署實施階段。

　　在2010年裏，北斗系列衛星連續密集發射，一共增加了5位“新成員”。當2011年4月第8顆北斗導航衛星入軌後，北斗衛星區域導航系統形成了由3顆同步靜止軌道衛星和3顆傾斜同步軌道衛星組成的“3+3”星座構型，具備了向我國大部分地區提供初始服務的能力。隨著2011年7月27日和12月2日，第9、第10顆北斗導航衛星“落戶”傾斜同步軌道，更是有效提高了系統的可靠性和穩定性。是年12月27日，北斗衛星導航系統新聞發言人宣佈，該系統開始試運行，向中國及周邊地區提供連續的、免費的導航定位和授時服務。

　　今年，北斗衛星區域導航系統再次迎來密集發射期。隨著第16顆北斗導航衛星的成功發射，該系統完成了所有衛星發射任務。至此，系統空間段由5顆地球靜止軌道衛星、5顆傾斜地球同步軌道衛星和4顆中軌道衛星組成星座，標誌著我國全面完成區域導航系統建設，形成了覆蓋亞太大部分地區的服務能力。

　　“在空間資源的角逐中，‘北斗'起步雖比GPS晚了20年，卻以強勁勢頭迎頭追趕。”談及此處，李長江頗為自豪。

　　厲兵秣馬，北斗積極備戰“巔峰對決”

　　在北斗導航系統的建設中，五院研製隊伍堅持自主創新，攻克了10多項關鍵技術，填補了數十項技術空白。

　　“除了對各項關鍵技術的突破，系統建設中還會不斷出現意想不到的難題。對此，我們必須逐一攻克，實現目標。”王東介紹説，針對衛星在軌運行時暴露出的問題，參試人員按照“舉一反三”的原則，不斷對後續衛星進行改進。一方面對單星技術加以完善，包括加強衛星的穩定性、可靠性、抗干擾能力，增強其壽命等；另一方面也對系統進行改進，包括規範運行管理、優化信號處理等。

　　伴隨著一次次攻堅克難，北斗團隊探索出一條科學組織航天器組批研製生産的新模式，為北斗衛星導航系統的建設和今後的可持續發展奠定了堅實的技術基礎。

　　同時，北斗衛星導航系統憑藉其獨有的導航、通信相結合的服務特色，在各個領域得到了廣泛應用，實現了“邊建設、邊發展、邊應用”的良好局面。經過北斗衛星導航定位試驗系統幾年的發展，再到北斗衛星區域導航系統的建成，其巨大的應用潛力和作用逐步被國內用戶所認可。

　　此外，經過十幾年來的工程實踐，大量的工程管理和技術人員得到了鍛鍊，一個以中青年人為骨幹的航天器工程研製生産和航天技術應用人才隊伍活躍在導航衛星研製和應用的舞臺，為衛星導航系統的未來發展提供了雄厚的人才保障。

　　下一步我國將突破以星座組網、高精度時空基準、星座自主運行為主要特徵的關鍵技術，發射多顆導航衛星，于2020年建成北斗衛星全球導航系統。屆時，北斗導航系統服務範圍將覆蓋全球，導航定位精度、系統安全性能繼續提高，短報文通信功能也將進一步改善。

　　《科技日報》(2012-10-26 一版)

　　本報評論員文章：創新贏得制高點

　　北斗二號第16顆衛星一飛沖天，開啟了中國衛星導航技術的新時代，中國人終於在浩瀚太空中佈下了自己的衛星星座系統，在衛星導航技術領域佔據了重要的一席之地。8年16顆衛星、打造覆蓋亞太地區的區域導航系統，北斗二號的成功不僅意味著中國已經位居世界衛星導航技術強國之列，也意味著全世界近1/3人口有機會享受更加優質的導航服務。這是自主創新的又一次成功實踐，也是中國科技發展對亞太地區、對世界的巨大貢獻。

　　回顧北斗衛星導航項目立項之初，我們的技術基礎薄弱。衛星導航是國家安全不可或缺的戰略基礎設施，也是能夠服務社會、帶來巨大經濟效益的重要信息基礎設施。在這樣一個關係國計民生的戰略領域，無法指望從發達國家直接獲取技術經驗，自主創新是我們的必然選擇。十幾年來，北斗人發憤圖強，協力攻關，填補了銣原子鐘等數十項技術空白，設計出適合我國技術特點的獨特星座結構，破解了衛星姿態精確控制和精密測距等一系列技術難題。從當年定位、導航、授時受制於人，到如今成為衛星定位導航技術領域中重要的一極，北斗短短十幾年的發展説明，自主創新不是能不能的問題，而是敢不敢的問題。

　　8年16顆衛星，歷經十幾年完成了兩代衛星導航系統的研發和建設，這是令世界驚嘆的“中國速度”。快速卻穩健的步伐背後，是科學高效的管理體系，是産學研用的協同創新，充分體現了舉國體制的巨大優勢。衛星導航是典型的系統工程。總體設計是工程成敗的核心，各子系統、各研發團隊之間的密切配合是保證系統高效推進的基礎。項目論證階段，北斗人便創造性地提出了“三步走”這一符合我國技術特點和基本國情的發展戰略。系統研發和建設階段，包容開放的大局意識和總體意識深入北斗人的骨髓。可以説大到每一顆衛星，小到每一個産品，無不體現著協同創新的巨大力量。北斗導航衛星之所以8年16顆連戰連捷，是優秀科技人才競相集聚和優質創新資源高效利用的直接結果。而“中國速度”的背後，是中國特色自主創新所獨有的集中力量辦大事的制度優勢。

　　北斗衛星導航系統研發過程中，“人才第一”始終是項目管理理念中重要的一條。北斗項目充分發揮老一代科技工作者的領頭作用和中青年優秀人才的骨幹作用，堅持以導航系統研製項目為平臺，建立了科學合理的用人機制，最大限度地激發科技人員的創新激情和創造活力。在北斗的人才隊伍中，既有運籌帷幄、佈局謀篇的領軍大將，也有迅速成長、擔當重任的青年才俊。北斗十幾年拼搏，造就了一支站在前沿、勇於創新、善打硬仗的高素質人才隊伍。他們是北斗成功的關鍵，也是北斗形成的最寶貴財富。

　　天翻地覆誰得知，如今正南看北斗。在十幾年的發展歷程中，科研人員緊抓歷史機遇，志存高遠，勇擔使命，實現了我國衛星導航系統研發建設的重大跨越，以優異成績譜寫出自主創新的華美篇章。

　　《科技日報》(2012-10-26 一版)