2020年7月31日，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通。這個由我國建成的獨立自主、開放兼容的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，從此走向了服務全球、造福人類的時代舞臺。
點亮北斗的，是中國航天人26年的不懈努力。作為我國自主研發(fā)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的中堅力量，中國航天科技集團五院(以下簡稱“五院”)從單星研發(fā)到多星并舉，從艱難追趕到昂首超越，蹚出了一條獨立自主、創(chuàng)新超越的道路。
關鍵器部件100%國產化
核心器部件國產化率100%，是北斗三號衛(wèi)星亮眼的標簽。自2009年11月啟動建設，10余年以來，共有400多家單位、30余萬科技人員集智攻關，攻克星間鏈路、高精度原子鐘等百余項關鍵核心技術，突破上百項器部件國產化研制。
對五院而言，國產化推進之初步履維艱，全院上下不惜花費超過其他衛(wèi)星3倍多的時間反復進行驗證、測試、迭代。
五院北斗系統(tǒng)工程副總設計師、北斗三號工程衛(wèi)星系統(tǒng)總設計師謝軍回憶，那段時間只要一下班或周末，他就跑去廠家現(xiàn)場“督戰(zhàn)”，有時做產品試驗，他也一直守著，有時甚至36小時不合眼。經過了上萬個日日夜夜的風雨兼程，他和北斗研制團隊成功實現(xiàn)了上千項關鍵技術的突破，最終使得北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)可以為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務。
在國產化的征程中，有一個很難攻克的產品，就是衛(wèi)星使用的陀螺。五院北斗二號衛(wèi)星總指揮兼總設計師楊慧介紹，在研制北斗二號衛(wèi)星的時候，國產陀螺的壽命僅有三個月，但任務要求陀螺必須連續(xù)工作八年。為了達到任務要求，北斗團隊不僅聯(lián)合國內合作伙伴進一步突破陀螺壽命難題，更重要的是在系統(tǒng)上設計多種應對模式，確保衛(wèi)星在一些極端情況下仍能正常工作。衛(wèi)星在軌運行的實踐證明，他們的方案是正確的。而在堅定的國產化路線中，國產陀螺如今設計壽命已達到十幾年。
高精度原子鐘產生整個衛(wèi)星的脈動，產生時頻基準，傳遞到其他衛(wèi)星、地面站乃至用戶手里的終端，堪稱衛(wèi)星導航功能的“心臟”。北斗三號衛(wèi)星副總師張立新介紹，二十年前，我國還沒有自己的銣鐘。國內組織了三個團隊攻關，最終攻克了原子鐘難題。如今，北斗全球組網星已用上了新一代國產原子鐘。
由于北斗系統(tǒng)無法像GPS一樣在全球建立地面站，為了解決境外衛(wèi)星的數(shù)據傳輸通道，五院北斗三號研制團隊攻克了星座星間鏈路技術，采取星間、星地傳輸功能一體化設計，實現(xiàn)了衛(wèi)星與衛(wèi)星、衛(wèi)星與地面站的鏈路互通，這就是說，雖然“看不見”在地球另一面的北斗衛(wèi)星，但用北斗衛(wèi)星的星間鏈路同樣能與它們取得聯(lián)系。
“在建設北斗系統(tǒng)的時候，航天人一直以國際一流的標準在約束自己，要求自己，走出了一條很好的可借鑒的路。”謝軍說。
管理創(chuàng)新托舉北斗前行
從北斗一號數(shù)年研制一顆星，到北斗二號3年研制15顆星，再到北斗三號3年并行研制20顆星;從單機產品年交付量百十臺套到最高時每年上千臺套……這一系列跨越式的進步得益于五院不斷創(chuàng)新和優(yōu)化的管理模式，賦能北斗高效組網。
針對北斗工程時間緊迫、技術復雜、多星多線并舉、參研單位眾多的特點，五院跳出了單個衛(wèi)星管理模式，開創(chuàng)了組網衛(wèi)星研發(fā)生產組織管理的新模式，首創(chuàng)了“四加一”的管理流程體系，包括技術、計劃、產品保證和技術安全四大流程，加上與之緊密契合的政治工作流程。與此同時，遠程測試、無線健康狀態(tài)檢查、智能管控等新手段的應用，使批量生產更加智能高效。
質量管理是北斗全壽命周期的關鍵。謝軍介紹，在生產研制的過程中，為了避免由于進度帶來質量問題，五院有著嚴格的質量管理規(guī)定。第一步，產品技術狀態(tài)上一定是按照嚴格的充分論證，更改要經過層層審批、試驗驗證。第二步，對所有要上天的產品與其他產品一樣都有相應完整的力學和熱真空實驗。第三步，加嚴了產品驗收，驗收過程中做好產品的數(shù)據比對。
2018年北斗三號衛(wèi)星成功實現(xiàn)一年19星發(fā)射，在太空中再次刷新了“中國速度”，其背后是北斗團隊不斷精簡、優(yōu)化的發(fā)射流程管理。目前，北斗三號整星研制周期縮減25%，發(fā)射場周期減少27%，發(fā)射場人員減少39%，在原有整星研制流程的基礎上整合了總裝和測試項目，減少了大部件拆裝次數(shù)，從而降低了人為問題的發(fā)生概率。
在歷經北斗管理創(chuàng)新全過程的北斗三號衛(wèi)星副總指揮王東看來，墨守成規(guī)就會止步不前，放下姿態(tài)、創(chuàng)新思想，才是創(chuàng)造“中國的北斗、世界的北斗”的必由之路。
催生更多“北斗+”融合應用
曾經以為離我們很遙遠的北斗衛(wèi)星，其實一直都在默默為我們服務。目前絕大部分的國產手機已經可以接收和使用北斗信號。
而在更廣闊的行業(yè)領域，“北斗+”融合應用正在加速落地。在北京，數(shù)萬輛出租車已安裝應用北斗車載設備，用戶及交通主管部門能實時掌控車輛運行情況及道路運輸狀況，有利于降低車輛空載率，有效改善城市交通擁堵。在黑龍江、河南、安徽、四川等農業(yè)發(fā)展重點地區(qū)，基于北斗系統(tǒng)的各類無人駕駛農機可以實現(xiàn)精準作業(yè)……
事實上，北斗系統(tǒng)自提供服務以來，已在交通運輸、農林漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象測報、通信時統(tǒng)、電力調度、救災減災、公共安全等領域得到廣泛應用，融入國家核心基礎設施，產生了顯著的經濟效益和社會效益。
據統(tǒng)計，2019年我國衛(wèi)星導航與位置服務產業(yè)總體產值達3450億元，預計2020年產業(yè)總體產值將超過4000億元。北斗與互聯(lián)網、大數(shù)據、人工智能等新技術的融合發(fā)展，正在構建以北斗時空信息為主要內容的新興產業(yè)生態(tài)鏈，并正在成為北斗產業(yè)快速發(fā)展的新引擎和助推器，推動著生產生活方式變革和商業(yè)模式的不斷創(chuàng)新。
隨著北斗三號全球組網建設的收官，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的重點工作今后將從工程建設轉移到維護穩(wěn)定運行、提高服務水平上來。
按照計劃，2035年，我國還將建設更加泛在、更加融合、更加智能的綜合定位導航授時體系。北斗將以更強的功能、更優(yōu)的性能，服務全球、造福人類。
謝軍表示，中國北斗未來將持續(xù)推進海內外應用推廣，不斷深化衛(wèi)星導航的高精度服務與云計算、物聯(lián)網、大數(shù)據的繼續(xù)融合，加快衛(wèi)星導航領域與高端制造業(yè)、軟件業(yè)的融合，推動生產方式和發(fā)展模式的變革，服務國民經濟和社會信息化發(fā)展。(郭倩 潘晨)
