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中國北斗全球夢圓——寫在北斗三號全球衛星導航系統全面建成之際

作者:李國利、鄧孟 發布時間:2020-07-31 22:50:10 來源:新華網 字體:   |    |  

  新華社北京7月31日電

  北斗三號全球衛星導航系統建成暨開通儀式31日上午在北京舉行。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平出席儀式,宣布北斗三號全球衛星導航系統正式開通并參觀北斗系統建設發展成果展覽展示,代表黨中央向參與系統研制建設的全體人員表示衷心的感謝、致以誠摯的問候。中國自主建設、獨立運行的全球衛星導航系統,開啟了高質量服務全球、造福人類的嶄新篇章。

  撫今追昔,這份沉甸甸的“成績單”來之不易。從北斗一號工程立項開始,幾代北斗人接續奮斗、數十萬建設者聚力托舉,在強國復興的偉大征程中,一次又一次刷新“中國速度”、展現“中國精度”、彰顯“中國氣度”,創造出無愧于黨、無愧于人民、無愧于時代的輝煌業績。

  萬眾一心彰顯制度優勢

  2017年11月,北斗三號全球組網雙星首次發射。不到3年時間,中國北斗就比原定計劃提前半年成功實現全球組網,讓全世界領略到社會主義中國集中力量辦大事的硬核實力。

  ——這是新型舉國體制的又一次重大勝利。

  北斗系統是黨中央親自決策實施的國家重大科技工程,是我國迄今為止規模最大、覆蓋范圍最廣、服務性能最高、與百姓生活關聯最緊密的巨型復雜航天系統。

  “北斗是黨和國家調動千軍萬馬干出來的,是工程全線幾十萬人團結一心拼出來的,是廣大人民群眾堅定支持共同托舉起來的。”中國北斗衛星導航系統工程總設計師楊長風說。

  據統計,工程啟動以來,在全國范圍內先后調集了400多家單位、30余萬名科技人員參與研制建設。

  國內衛星導航與位置服務領域企事業單位數量在14000家左右,從業人員數量超過50萬。

  每次發射,無論白晝黑夜還是酷暑嚴寒,無論頂風冒雪還是大雨滂沱,發射首區和火箭殘骸落區多地的數十萬人民群眾都自覺服從大局,積極進行疏散。

  每逢重要節點,數以萬計的公安干警、警衛人員和通信、電力、氣象、交通、醫療等行業員工堅守各自崗位,共同筑起堅固的安全保障……

  堅如磐石的群眾基礎,是北斗自信走向全球的最大底氣所在和不竭動力之源。

  ——這是總體設計部思想的又一次重大勝利。

  北斗系統由衛星、火箭、發射場、測控、運控、星間鏈路、應用驗證等七大系統組成,是跨部門、跨學科、跨行業、跨地域的復雜系統工程。

  “將總體設計部思想貫穿研制建設全過程,建立起科學完善的組織管理體系,這是北斗取得成功的重要經驗。”中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其說。

  在頂層,國家有關部門聯合成立領導小組,并設立管理辦公室,具體承擔國家衛星導航領域主管機構職能,對北斗系統建設、應用產業、國際合作實施歸口管理。

  工程上下堅持把推進重大航天工程治理體系和治理能力現代化作為重要任務,不斷優化管理和技術“兩條線”,形成“橫向到邊、縱向到底”的矩陣式組織管理模式。

  在加強統一管理的同時,面向全系統遴選總設計師、副總設計師,工程總體和各大系統均選強配齊總師班底,建立總師聯席會議制度。重大任務期間,成立聯合工作組,相關系統聯合成立發射場區指揮部,確保統一指揮、聯合行動、高效實施。

  實踐證明,在這個龐大的工作體系里,從總體層到系統層,從管理線到技術線,從建設口到應用口,從設計方到施工方,不同類型、不同隸屬的單位之所以能有機融為一體,得益于高效有力的總體設計部,以及與之匹配的體制機制和文化傳承。

  ——這是航天戰線大團結大協作傳統的又一次重大勝利。

  “我們常說,北斗是‘五千萬’工程,調動了千軍萬馬,經歷了千難萬險,付出了千辛萬苦,要走進千家萬戶,將造福千秋萬代。”楊長風說。

  建設全球系統與區域系統相比,不是簡單的規模“擴容”,而是全面的整體“升級”,對工程全線尤其是衛星系統帶來空前挑戰。事前據專家論證測算,以當時的研制能力,如果仍由一家單位抓總研制,很難在2020年底前完成30顆衛星的研制生產。

  為如期“交卷”,工程全線通過強化產品多家布局,特別是采取衛星“雙總體”,讓兩個衛星總體單位分別組織隊伍、同步抓總研制,為確保北斗三號全球系統快速高效組網發揮了重要作用。

  今年北斗收官發射正值疫情防控吃勁階段,多支試驗隊伍、數百名科技人員齊聚發射場,任務實施過程又一波三折。面對特殊嚴峻的形勢,總體層面精心做“統法”,統籌資源、統籌力量、統籌工作;各試驗隊一再做“減法”,把現場人員壓到最少、工作流程調到最簡、各類風險控到最小;發射場全力做“加法”,加強防控措施、加大保障力度、加緊解決困難,齊心協力、共渡難關,有效確保了發射任務和場區防疫“雙勝利”。

  2017年11月到2020年6月,我國成功發射30顆北斗三號組網星和2顆北斗二號備份星,成功率100%,以月均1顆星的速度,創造世界衛星導航系統組網發射新紀錄。

  追求卓越闖出特色之路

  在北斗系統研制建設過程中,工程全線克服種種困難,探索出一條從無到有、從有到優、從有源到無源、從區域到全球的中國特色發展道路,憑著追求卓越的精神實現了“彎道超車”。

  ——“三步走”戰略:符合國情的“中國選擇”。

  同樣是建設全球衛星導航系統,美、俄和歐盟選擇搞“一步建全球”。我國起步晚、底子薄,明智選擇分步走,先解決有無、滿足急需,切實做到“把每個銅板都用在刀刃上”。

  1983年,“863計劃”倡導者之一陳芳允院士,創造性地提出“雙星定位”構想。這一方案,能以最小星座、最少投入、最短周期實現“從無到有”。

  后來,北斗系統首任工程總設計師孫家棟院士,進一步組織研究提出“三步走”發展戰略,決定先建試驗系統,然后再建區域系統,最后建成全球系統。

  行穩致遠、進而有為。2000年建成北斗一號試驗系統,使我國成為世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。2012年建成北斗二號區域系統,為亞太地區提供服務。2020年建成北斗三號全球系統,實現了中國人孜孜以求的“全球夢”。

  奮斗沒有休止符,追夢永遠在路上:2035年左右,我國將建成以北斗系統為基礎,更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系。

  ——“混合式”星座:獨樹一幟的“中國方案”。

  與其他全球衛星導航系統采取單一軌道星座構型相比,北斗系統獨樹一幟,堅定選擇走混合星座的特色發展之路。北斗一號建設時,在國際上首次實現地球靜止軌道衛星提供導航定位服務。

  北斗二號系統充分繼承北斗一號用地球靜止軌道衛星實現區域導航定位覆蓋的成功經驗,在國際上首創以地球靜止軌道和傾斜地球同步軌道衛星為骨干,兼有中圓軌道衛星的混合星座。北斗系統高級顧問、原工程副總設計師李祖洪說,對于區域衛星導航系統而言,這種“混搭”組合可以用最少衛星數量實現最好覆蓋效果。

  北斗三號系統將“混合星座構型”發揚光大,建成擁有24顆中圓軌道衛星、3顆地球靜止軌道衛星、3顆傾斜地球同步軌道衛星組成的全球系統,為建設全球衛星導航系統提供了全新范式。

  ——“一體化”設計:引領潮流的“中國智慧”。

  與其他衛星導航系統相比,北斗系統確有自己的“獨門絕技”:除提供全球定位導航授時服務外,還能進行短報文通信,開創了通信導航一體化的獨特服務模式,是名副其實的“多面手”。

  從功能看,其他衛星導航系統僅能無源定位,因而用戶只能知道“我在哪”。而北斗用戶則不同,不但自己知道“我在哪”,還能告訴別人“我在哪”“在干什么”。楊長風說:“這一招很管用,比如突發地震、海上遇險時,在其他通信手段失效的情況下,北斗短報文通信可以成為傳遞求救信息、拯救生命的最后保險索。”

  如今,北斗三號在全面兼容北斗二號系統短報文通信服務的基礎上,區域短報文發送能力一次提高近10倍,支持用戶數量從50萬提高到1200萬,而且能實現40個漢字的全球短報文通信。此外,北斗三號全球系統還可以提供星基增強、國際搜救、精密單點定位、地基增強等多樣化服務,能更好地滿足用戶的多元化需求。

  勇攀高峰矢志自主創新

  關鍵核心技術是花錢買不來的,即使買來了也是不可靠的,引進仿制的路子也走不遠,中國北斗面對缺乏頻率資源、沒有自己的原子鐘和芯片等難關,走出了一條自主創新、追求卓越的發展道路。

  ——有驚無險,首獲占“頻”之勝。

  北斗起步之時,國際上優質頻率資源已經所剩無幾,經過艱苦談判,終于推動國際電聯從航空導航頻段中,辟出兩小段資源作為衛星導航合法使用頻段。國際電聯規定,各國均可平等申請新資源使用權,但必須在7年有效期內發射導航衛星,并成功接收傳回信號,逾期則自動失效。

  為保住2007年4月17日這一最后“窗口”,工程上下進行全系統總動員和大會戰,搶在2月底完成衛星研制。然而臨射前,衛星上的應答機突現異常。為確保萬無一失,工程試驗隊果斷將已矗立塔架的星箭組合體拆開,取出衛星應答機,72小時不眠不休,成功排除故障。

  4月14日4時11分,這顆肩負重要使命的衛星發射成功;17日20時許,北京清晰地接收到來自這顆衛星的信號。

  那一刻,距離頻率失效后限已不到4個小時。中國北斗在最后時刻“壓哨破門”,拿到了進軍全球衛星導航系統俱樂部的“入場券”。

  ——集智會戰,攻克無“鐘”之困。

  星載原子鐘是導航衛星的“心臟”,是衛星導航領域“皇冠上的明珠”,其性能對系統定位和授時精度具有決定性作用。

  建設之初,國內星載原子鐘技術比較薄弱。當時,全世界只有少數國家有能力研制高性能星載原子鐘,進口存在諸多困難和不確定性。

  為盡早“讓中國的北斗用上最好的鐘”,工程總體組織相關科研單位和企業,成立3支研發隊伍同步進行攻堅。不到兩年時間,3支隊伍全都取得成功,自主研發出達到國際先進水平的原子鐘。

  很快北斗衛星上便批量搭載全國產化星載原子鐘,并實現“雙鐘”相互備份,衛星可靠性和在軌壽命大幅提升。

  ——負重登攀,消除缺“芯”之憂。

  缺少“中國芯”,一直是困擾我國高科技領域的一塊“心病”。對于北斗系統工程建設和應用來說,擁有國產芯片,對于確保安全性、穩定性、可靠性至關重要。

  通過深入動員,工程上下形成寧可國產化產品“指標低點,價格高點,也要大膽使用”的堅定共識;工程總體研究制定行動規劃,將自主可控要求落實到關鍵技術攻關、產品研發、競爭采購等各環節;建立由專項管理辦公室牽頭,多部門參加的自主可控協調小組,大力推廣使用自主芯片、模塊、軟件產品,通過邊建邊用、反復迭代,有效提高產品質量水平。

  如今,國產北斗芯片工藝由0.35微米提升到28納米,已在物聯網和消費電子領域廣泛應用。支持北斗三號新信號的22納米工藝射頻基帶一體化導航定位芯片,體積更小、功耗更低、精度更高,已具備批量生產能力。截至2019年底,國產導航型芯片出貨量已超1億片,北斗導航型芯片、模塊高精度板卡和天線已輸出到120余個國家和地區。

  ——獨辟蹊徑,破解布“站”之難。

  按照傳統全球衛星導航系統的建設和運行模式,需要在全球范圍內建立眾多地面站。為解決北斗系統國內建站實現全球運行和服務的難題,北斗系統首創Ka頻段星間鏈路,創造性地提出高效解決方案。

  為解決境外衛星的數據傳輸通道問題,工程專門組織研究團隊攻克了星間鏈路關鍵技術,采取星間、星地測量和傳輸功能一體化設計,成功實現衛星與衛星、衛星與地面站的聯絡互通。

  通過星間鏈路,所有在軌北斗衛星連成一張大網,實現北斗“兄弟”手拉手、心相通,相互間可以“通話”、測距,能自動“保持隊形”,這不僅減小地面站規模、減輕地面管理維護壓力,而且還使衛星定位精度大幅提高。憑借這一“絕活”,工程實現了僅依靠國內布站情況下對全球星座的運行控制,以及全球服務能力與世界一流系統的比肩。

  2020年6月,北斗三號全球系統星座部署完成后,聯合國外空司專門發來視頻,肯定北斗系統正在推動全球經濟社會發展,贊賞北斗系統在和平利用外太空、參與聯合國空間活動國際合作方面作出的巨大貢獻。

  近年來,中國政府致力于推動衛星導航領域國際合作,步履堅定、成果斐然——

  北斗和格洛納斯系統實現信號兼容,北斗和GPS系統信號兼容與互操作,中歐深化開展頻率協調。成功舉辦中阿北斗合作論壇、中國—中亞北斗合作論壇等,持續擴大北斗“朋友圈”。國產北斗基礎產品已出口120余個國家和地區,基于北斗的土地確權、精準農業、數字施工、智慧港口等,已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等得到成功應用。

  中國的北斗,世界的北斗,一流的北斗。

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