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点亮北斗星光——北斗三号全球卫星导航系统科

  北斗三号全球卫星导航系统正式开通后,开始为全球提供服务。这一刻,中国航天又站在了一个新的起点上。

  追梦北斗,星耀全球。北斗的发展之路,凝结了无数北斗人的心血与付出。从研制北斗导航卫星之初的艰难起步,到区域组网密集发射的快速成长,再到北斗三号全球卫星导航系统正式开通……一代代北斗人披星戴月、栉风沐雨,创造了北斗系统从无到有、从服务中国到全球组网的中国速度。

  北斗二号卫星首席总设计师、北斗三号工程副总设计师谢军说:“这是一项团队工程,没有个人英雄,航天事业的成功是一个个团队的成功。”

  北斗团队是一个英雄辈出的集体,也是一支特别能吃苦、特别能战斗的队伍。他们以航天报国的精神、脚踏实地的作风、心无旁骛的专注、无怨无悔的奉献,托举起“大国重器”问鼎九天。

  北斗三号全球卫星导航系统正式开通后,北京卫星导航中心北斗三号管控大厅内,一张张灿烂的笑脸把原本寂静的空间变成了欢乐的海洋。

  作为地面运控的“神经中枢”,北京卫星导航中心北斗地面运控团队,以一流的运控技术创造了经略九天的“中国精度”。

  “我们之前做了大量测试和准备,可以说万事俱备,系统将以最好的状态为全球提供服务。”北斗三号地面运控系统副总指挥刘勇激动地说。

  21年前,面对卫星导航领域,该中心几乎是一片空白,8个分系统仅有1个完成研制。此时距离北斗一号首颗卫星发射期限不到10个月。很多人认为,这是不可能完成的任务。

  “困难再大、风险再大,也要建成中国人自己的卫星导航系统!”老一代北斗人坚定信念,集智攻关,加快了系统建设进度,实现了“地面等星”的目标。

  北斗一号首次定位成功时,不少人流下激动的泪水——从这一刻起,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。

  在北斗二号系统论证阶段,有人提议沿用国外成熟的技术,但北斗二号系统副总设计师谭述森院士语重心长地说:“国外技术尽管很好,但北斗决不能照搬照抄,我们必须走自己的路!”

  这是一次前所未有的挑战。团队成员主动向建立时间频率系统这一崭新领域发起冲击。韩春好研究员义无反顾地带领大家投入到科研“漆黑夜幕”中,一步步寻找技术突破的可行性办法。

  历经多年的技术攻关,他们终于解决了星载原子钟在轨性能评估问题,使国产星载原子钟稳定度大大提高,性能指标达到国际先进水平。为了弥补原子钟数量不足的问题,他们研究提出了新的守时模型,由此产生并保持的时间误差300万年仅为1秒。

  2010年4月,该中心保持的原子时通过北斗卫星正式发播。从此,我国拥有了统一的高精度时间基准服务,授时服务广泛应用于电力、金融、通信等领域。

  20年艰苦创业,该中心孕育了“自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越”的北斗精神。在北斗精神的引领下,科研人员全力以赴投入到北斗三号的技术攻关和联调联试中。一批批技术人员登岛礁、赴荒漠、上高原,常常随船出海一去数十天,高原荒漠一住就是数个月,行程长达数十万公里。

  没有惊天动地的豪言壮语,没有聚光灯下的鲜花掌声,团队成员用一次次攻坚克难,保证了北斗系统的稳定运行。

  答案,写在刘勇的日记本扉页上:“时代在变,攻关人员面孔在变,可北斗精神从未改变。”

  历史性的一天,值得永远铭记。2000年10月31日,随着北斗一号首颗卫星的升空,以“北斗”为主角的“大戏”正式上演。

  这是一份优异的成绩单。作为北斗唯一“母港”,20年来,西昌卫星发射中心先后完成44次北斗卫星发射任务,成功率达100%。

  辉煌战绩的背后,发射场系统队功不可没。20年间,44次发射,50多颗北斗卫星,这是一场步步为营的“接力赛”,也是一场步履不停的“马拉松”。他们循着北斗系统建设“三步走”战略目标接力奋斗,书写出一段段争分夺秒的北斗发射故事。

  2003年5月24日晚,北斗一号03星发射前,科研人员接到控制系统报告,设备供电关键线路漏电。此时距离预定发射时间已不到3小时,发射窗口只有短短51分钟。一时间,指挥中心陷入两难。这时候,火箭控制系统团队在检测分析后得出结论:漏电现象是由于环境湿度较大、部分接插件结霜引起的,不会影响发射。次日零时34分,卫星发射升空,成功进入预定轨道。

  2011年7月27日凌晨,第9颗北斗导航卫星发射在即,突然遭遇强雷暴天气。就在大家一筹莫展之时,气象团队发现了一个短暂间隙。指挥部当机立断,下达点火发射指令,如期完成了发射任务。

  2018年10月31日下午,西昌发生5.1级地震。此时,距离震中50余公里的2号发射塔架正在进行北斗三号发射任务常规推进剂加注。危急时刻,加注人员在确保安全的前提下,继续进行火箭常规氧化剂加注,最终完成发射任务。

  今年6月,在北斗三号最后一颗全球组网卫星发射前夕,发射场工作人员在例行发射前功能检查中,发现减压器压力参数异常。为了确保发射成功,发射场区任务指挥部决定推迟发射。

  经过7天连续奋战,加注分队完成了长三甲系列运载火箭近乎全箭燃料泄出任务,并再次进行了燃料加注,确保卫星发射任务取得圆满成功。

  3种轨道,50多颗卫星,还需要在规定时限内占有轨道和频率。自2007年起,北斗二号卫星导航系统进入发射组网阶段,该中心以平均每年发射5颗导航卫星为目标,进入密集发射期。

  这一井喷式的卫星发射密度,在最近两年多时间达到了峰值。2018年,北斗三号系统一年内完成10箭18星发射,创下世界卫星导航系统和我国同一型号航天发射的新纪录。2019年,北斗系统建设又成功实施7箭10星高密度发射。

  20年风雨兼程,西昌卫星发射中心的科技人员一次次将璀璨的北斗卫星托上九天,也一次次创造了世界航天发展史上的“中国速度”。

  6月23日,随着北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射,北斗人踏上了新的征程。

  身居斗室之中,经略九天之上。在“牧星人”眼中,每一颗发射升空的北斗卫星都像是出生不久的孩子,都需要精心呵护,才能迈过前行路上的每一道坎,最终步入工作岗位。

  经过8天5次轨道控制后,6月30日,“收官之星”成功定点,为北斗全球组网扣上“最后一环”。20年北斗升空,这一路走得不容易。

  “牧星人”与生俱来有一种为“中国星”而战的执着。2007年2月3日,北斗一号04星刚刚发射入轨就突发意外——太阳帆板在展开过程中,下行信号突然消失。

  “立即抢救!”建立初态、重新捕获、变轨控制……高级工程师王鑫带领团队连续展开300余个遥控操作,应急处置500余次,发送遥控指令11万余条……卫星像一个迷路的孩子听到了家长的呼唤。在千余名科技人员的共同引导下,卫星终于回到了正轨。此时,距离卫星发射已过去整整60天。

  对于创新超越的“牧星人”而言,哪里有执行北斗试验任务的“盲区”,探索的脚步就奔向哪里;哪里有北斗工程建设的新趋势,创新的触角就伸向哪里。20年来,该中心共完成30余项北斗专项科研成果,为北斗卫星导航系统建设提供了有力技术支撑。

  科技人员正在使用自主研发的“在轨航天器实时故障诊断系统”监控着每颗北斗卫星的运行状态。卫星平台状况、分系统状态在偌大的荧屏中一览无余。研发这套系统的核心团队正是拥有“卫星医院”美誉的航天器故障诊断与维修中心。

  2018年底,他们运用该系统,20天内为30颗北斗导航卫星进行了健康“体检”,确保所有组网卫星都拿到属于自己的“上岗许可证”。时至今日,他们还会为每颗卫星定期“体检”,评估工作状态,排除隐患风险。

  在另一处创新平台,他们使用自主研发的“星间链路综合管理系统”,在高密度组网发射不间断的情况下,同步开展北斗三号星间链路系统测试工作,最大限度缩短了全球组网时间。

  截至今年7月,他们先后对所有30颗北斗三号组网卫星累计实施了60余万块程控指令上注,并相继开展星地建链、星间捕跟建链、在轨标校、测量通信等工作。通过测试,北斗三号星间链路系统的稳定性得到进一步验证,各项指标符合全球组网要求。

  北斗组网,是一张长达20年的考卷,而千万“牧星人”是这张考卷的答题人。“目前,北斗系统全球组网已经实现,对我们而言,守护北斗卫星,上半程我们干得漂亮,期待下半程依旧精彩。”高级工程师张海龙自信地说。

  这些“中国星”的背后,有一批默默无闻的造星人——航天科技集团五院北斗研制团队。

  卫星导航系统是航天科技又一座高峰,是复杂巨大的系统工程。早在1983年,陈芳允院士等人提出“双星定位”的设想。五院专家和技术人员做了大量理论和技术研究,最终制定了“双星定位系统”研发目标。11年后,北斗一号系统工程立项,五院组建了卫星研制队伍,全面开展研制工作。

  1994年3月,美国已完成GPS卫星星座布设;次年,俄罗斯也完成了格洛纳斯导航卫星全球组网。

  起步晚,意味着争分夺秒地追赶。以总指挥李祖洪、总设计师范本尧等为代表的老一辈北斗人,夜以继日地做试验、搞研究,展开一系列艰苦攻关。2003年,北斗一号导航系统建成,我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

  沿着北斗系统建设“三步走”战略,北斗人铿锵前行。1999年,五院在全力研制北斗一号卫星的同时,展开了对第二代卫星导航定位系统的论证。5年后,北斗二号卫星工程正式立项。

  初期的艰难开局只是序曲,更加严峻的考验还在后面。就在北斗二号卫星研制攻关的关键时刻,一个更大的难题摆在他们的面前——如何在国际电联规定的频率资源时限内完成全部研发?

  时间不等人,国际频率资源过期就会作废。为了节省时间,所有参试人员进驻发射场后当起了“搬运工”,搬设备、扛机柜、布电缆……之后又开始200个小时不间断的加电测试。不少队员因为水土不服腹泻、发高烧,但他们仍坚持在工作岗位上。

  “团队确实遇到很多挫折,但都一路挺过来了。航天工作者向来都是不怕挫折的,不管遇到多少困难都会勇敢地扑上去,想方设法解决掉。”面对如山重担,谢军这样回答。

  背水一战,终获成功。2007年4月14日,北斗二号首颗卫星成功发射。2天后,地面清晰接收到卫星信号,此时距离空间频率失效期限不到4小时。

  艰难困苦,玉汝于成。2012年12月27日,北斗卫星导航系统正式提供区域服务,北斗系统成为国际卫星导航系统四大服务商之一。

  建设高性能、高可靠的北斗全球卫星导航系统,是我国科技领域中长期发展规划的16项重大专项之一。

  就在北斗二号正式提供区域导航定位服务前,北斗三号全球卫星导航系统的论证验证工作拉开序幕。

  站在前两代星座的肩膀上,北斗三号的步伐迈得自信从容。五院研发团队在谢军、迟军、王平、陈忠贵等专家带领下,把车间当战场,把攻关当战斗,先后攻克一道道难关……

  随着北斗三号全球卫星导航系统正式开通,向全球用户提供精准的导航定位服务的大门徐徐打开。北斗人向着新目标,继续砥砺前行。

  (本版稿件由解放军报记者安普忠、特约记者王玉磊、吕炳宏、通讯员史青霞、武勇江、黄国畅、张冰瑶、朱鹏安、张弛、石峰综合采写)

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