2025-07-17
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蒼穹之上,北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)織就一張智慧之網(wǎng)。其中,有14顆“星”是由中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院北斗導航衛(wèi)星研制團隊研制的。北斗“星光”照亮了漁船歸航的航線、指引著無人農(nóng)機耕作、保障著軍事裝備的精準制導、守護著人們的智能生活,背后更凝聚著團隊十余年如一日的堅守與追尋。
實驗室里,他們用代碼在虛擬宇宙中反復推演;測試場上,他們克服困難驗證每個參數(shù);發(fā)射場里,他們頂著烈日完成最后調(diào)試。那些不眠的夜晚、那些推倒重來的設計方案、那些在失敗中積累的經(jīng)驗,最終化作太空中的中國精度。
如今,當北斗信號覆蓋全球,當“中國星”的光芒惠及萬民,這些“鑄星人”依然默默守護著他們的“太空孩子”。他們用科學家的執(zhí)著與浪漫,詮釋著丹心報國、敢為人先、勠力同心的精神力量。
十幾年前,大家用的導航軟件依賴的是美國研發(fā)的全球定位系統(tǒng)(GPS)。很多人質(zhì)疑:既然有現(xiàn)成的導航系統(tǒng)可用,為何我國還要斥巨資自主研發(fā)?
鮮為人知的是,中國自主研發(fā)北斗導航系統(tǒng)的背后,是一段刻骨銘心的“銀河號”之痛。1993年,一艘名為“銀河號”的中國貨輪在印度洋遭遇無理攔截。由于當時中國沒有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng),被迫接受他國檢查。這一事件深深刺痛了中國航天人的心。
“沒有自己的導航系統(tǒng),就像在黑暗中行走要依賴他人的手電筒。正是這樣的切膚之痛,催生了我們必須建設北斗系統(tǒng)的堅定決心唯有掌握核心科技,才能守護國家主權(quán)與民族尊嚴。北斗全球系統(tǒng)是我們不得不做的國之重器?!敝袊茖W院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院研究員、北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設計師林寶軍說。
從2009年9月18日接過北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)總設計師的重任至今,林寶軍已在北斗導航事業(yè)中耕耘了十五個春秋。這位曾全程參與神舟一號至神舟十三號論證工作的載人航天工程應用系統(tǒng)原副總設計師,在國家需要時毅然轉(zhuǎn)戰(zhàn)北斗戰(zhàn)場,帶領團隊迎難而上,將載人航天工程中積累的豐富經(jīng)驗注入北斗建設,開啟了一段嶄新的航天征程。
這注定是一條荊棘遍布的攀登之路,是需要在技術(shù)封鎖中鑿壁偷光、在質(zhì)疑聲中砥礪前行的攻堅之路。
“當年錢學森等老一輩科學家在艱苦的條件下造出兩彈一星,今天我們也要走這條自力更生之路?!绷謱氒娬f。
2012年,碩士畢業(yè)的王亞賓正是受到了這樣的愛國精神感召加入北斗導航衛(wèi)星研制團隊?!澳悄?,有很多來自哈爾濱工業(yè)大學等高校的優(yōu)秀畢業(yè)生一同投身北斗事業(yè),我們都懷揣著一個很扎實的夢想,就是要建成我國獨立自主可控的北斗導航系統(tǒng),用所學知識報效祖國?!比缃褚咽侵袊茖W院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院導航所測試運管中心主任的王亞賓說。
“外面市場的誘惑力極大,一般從我們單位出去的人,工資能漲3倍。但我們這群人還留在衛(wèi)星研發(fā)領域,兢兢業(yè)業(yè)地干,抱著相同的愛國信念,堅定地走下去?!绷謱氒娬f。
當神舟飛船在追趕航天強國的歷史軌跡時,北斗系統(tǒng)正以開拓者的姿態(tài),在全球?qū)Ш降母偧紙錾蠒鴮懶碌囊?guī)則。這不是一場簡單的技術(shù)競賽,而是一次與GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐洲的伽利略等頂尖系統(tǒng)的巔峰對話,更是一個民族對時空話語權(quán)的重新定義。
在科技領域自主研發(fā)一項新技術(shù),人們習慣于先對標世界先進水平尋找差距,再集中攻關,逐步追趕。但林寶軍卻用顛覆性思維叩問:為什么總要踩著別人的腳印前行?亦步亦趨,何時才能實現(xiàn)真正的超越?
航天領域有條心照不宣的“安全線”:衛(wèi)星上新技術(shù)的比例最好別超過三成。但北斗導航衛(wèi)星研制團隊研制的新一代北斗導航衛(wèi)星首發(fā)星大膽采用了超過七成的新技術(shù)。
在衛(wèi)星設計的十字路口,林寶軍選擇了一條無人涉足的創(chuàng)新之路為衛(wèi)星來一場“基因重組”。
這場革命始于一場精妙的衛(wèi)星“瘦身計劃”。林寶軍帶領團隊揮動創(chuàng)新“手術(shù)刀”,將傳統(tǒng)衛(wèi)星復雜的“五臟六腑”重構(gòu)為電子學、姿軌控、結(jié)構(gòu)熱、有效載荷四大功能模塊,讓原本兩噸重的衛(wèi)星“瘦身”為847.6千克。這在優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時,提升了整體可靠性,原本十幾個分系統(tǒng)需要的計算機數(shù)量從20多臺精簡為1臺,實現(xiàn)了衛(wèi)星設計的革命性突破。
“時頻技術(shù)是導航系統(tǒng)的制高點,而原子鐘則是北斗導航衛(wèi)星的心臟?!绷謱氒娊榻B,此前我國受國外銣原子鐘技術(shù)限制,不僅精度無法保證,價格也居高不下。于是,北斗導航衛(wèi)星研制團隊聯(lián)合中國科學院上海天文臺,決定自己做。
研發(fā)過程充滿挑戰(zhàn)。項目初期,科研人員曾顧慮重重,擔心影響北斗工程進度?!爸灰阅懿贿d于銣鐘,重量和功耗我來想辦法!”林寶軍的堅定支持給了團隊信心。經(jīng)過艱苦攻關,全球首臺星載雙頻氫原子鐘終于問世,其精度達到1000萬年誤差僅1秒。
“目前,北斗衛(wèi)星采用兩氫+兩銣的創(chuàng)新配置,通過主備原子鐘無縫切換技術(shù),在用戶毫無察覺的情況下完成原子鐘的自動切換,切換時間差小于20皮秒(1皮秒為萬億分之一秒)。這一突破不僅解決了自主可控問題,更使我國在導航系統(tǒng)最核心的時頻技術(shù)領域處于世界領先地位?!蓖鮼嗁e介紹。
“我們的骨子里就有創(chuàng)新基因,北斗是重大的復雜任務,我們面向?qū)嶋H碰到的問題,自然而然迸發(fā)了很多創(chuàng)新點。比如,我們增加了自主轉(zhuǎn)速補償?shù)乃惴?;針對衛(wèi)星原子鐘組存在突發(fā)跳變的可能情況,發(fā)明了自主的補償算法;發(fā)明了天文導航算法等?!敝袊茖W院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副研究員林夏說。
新一代北斗導航衛(wèi)星中還有很多類似的“獨創(chuàng)”。團隊能取得一個又一個重大成就,在林寶軍看來,離不開一顆“打破常規(guī)、敢于創(chuàng)新”的心?!罢嬲膭?chuàng)新往往源于困境中的突破,而非資源的堆砌。要將科研征途中的重重險阻淬煉為創(chuàng)新的原動力,做到創(chuàng)新敢為天下先。”
北斗事業(yè)的建設始于1994年。圍繞著中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家重大科技專項,中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院牽頭組建了中國科學院北斗導航衛(wèi)星研制團隊。在這段征程中,該團隊雖非首發(fā)之師,卻以開拓者的姿態(tài)完成了14顆北斗衛(wèi)星的研制與發(fā)射,用百分百國產(chǎn)的北斗三號系統(tǒng)為中華民族偉大復興點亮了璀璨的“太空燈塔”。
這是一支很年輕的團隊,一共81個人,平均年齡才31歲,卻創(chuàng)下了令世界矚目的“中國速度”。僅2018年,這支隊伍就完成了8顆衛(wèi)星的發(fā)射;僅用3年零3個月,這支隊伍就走完了美國GPS系統(tǒng)從二代到三代長達20年的技術(shù)跨越之路。正是這樣的中國速度,使得北斗三號提前半年完成組網(wǎng)。他們詮釋了在航天科技的新賽道上,青春與智慧可以碰撞出怎樣的火花。
然而在研制初期,“這支新兵隊伍能否擔此重任”的質(zhì)疑聲不絕。每當團隊士氣受挫,林寶軍總是堅定地說:“我們參與北斗工程,絕非意在分羹,更非與國內(nèi)同行爭利。中國科學院的使命是要打造超越GPS的導航系統(tǒng)標桿,建設具有全球競爭力的國際一流衛(wèi)星導航系統(tǒng)。這不是一場內(nèi)部競賽,而是一場面向世界的技術(shù)突圍。我們要用自主創(chuàng)新證明,中國完全有能力在尖端科技領域?qū)崿F(xiàn)從跟跑到領跑的跨越。”這番話語如同黑夜中的北斗,為團隊指明了前行的方向。
寒來暑往,這支曾經(jīng)不被看好的隊伍,用一項項突破性成果回應了所有質(zhì)疑。其中,他們首創(chuàng)的星間鏈路技術(shù)十分重要。正如團隊需要有凝聚力和協(xié)作的默契一樣,衛(wèi)星與衛(wèi)星之間也需要這樣的聚合力協(xié)同作戰(zhàn)。
作為導航系統(tǒng)的核心,實時衛(wèi)星測控至關重要??蒲腥藛T大約一到兩個小時就要給衛(wèi)星注一次數(shù)據(jù),這樣才能保證精度。歐美的做法是全球布站,因為盟國多,但我國沒有全球布站的條件,這是北斗從區(qū)域走向全球的一個巨大障礙。
“我們只能另辟蹊徑,提出全新的解決方案,就是星間鏈路,把天上的北斗衛(wèi)星連成一張大網(wǎng),讓星與星之間、星與地之間能夠?qū)υ挘@就實現(xiàn)了全球一星通,星星通的團體作戰(zhàn),基于國內(nèi)測站就可以實現(xiàn)全球星座的運營。7萬公里距離,我們的測距精度可達1厘米。”林夏介紹。
仰望蒼穹,北斗衛(wèi)星織就璀璨星網(wǎng),以精準時空坐標串聯(lián)起天地萬物;俯瞰大地,無數(shù)科研團隊、院所與企業(yè)凝聚在一起,用智慧與汗水守護著北斗的每一次脈動。天上衛(wèi)星組網(wǎng)協(xié)同定位,地上人才聚力聯(lián)合攻關。
“北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建設是一項宏大的國家工程,凝聚著全國科技工作者的智慧與汗水。除了我們團隊外,全國400余家科研院所和制造單位的30余萬名科技工作者共同參與了這項偉大工程。正是這種萬人操弓,共射一箭的協(xié)同創(chuàng)新模式,讓各方力量匯聚成強大合力,最終鑄就了閃耀世界的北斗豐碑?!蓖鮼嗁e說。
記得項目啟動時,這群“初生牛犢”也曾忐忑不安、缺乏信心。作為領隊,林寶軍激勵他們:“等你們白發(fā)蒼蒼時,若能見證北斗比肩GPS,這輩子就值了?!碑敃r大家都認為,這幾乎是不可能完成的任務?!暗裉欤铱梢则湴恋匦迹翰挥玫鹊剿麄兝先?,我們的北斗已經(jīng)站在了世界導航技術(shù)的巔峰。它不僅重新定義了全球?qū)Ш礁窬?,更向世界證明,真正的創(chuàng)新不是追趕別人的腳步,而是開辟屬于自己的航道。”林寶軍說。
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