2020年7月31日，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通。這個由我國建成的獨(dú)立自主、開放兼容的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，從此走向了服務(wù)全球、造福人類的時代舞臺。
點(diǎn)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(dǎo)航系統(tǒng)的中堅力量，中國航天科技集團(tuán)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(dú)立自主、創(chuàng)新超越的道路。
關(guān)鍵器部件100%國產(chǎn)化
核心器部件國產(chǎn)化率100%，是北斗三號衛(wèi)星亮眼的標(biāo)簽。自2009年11月啟動建設(shè)，10余年以來，共有400多家單位、30余萬科技人員集智攻關(guān)，攻克星間鏈路、高精度原子鐘等百余項關(guān)鍵核心技術(shù)，突破上百項器部件國產(chǎn)化研制。
對五院而言，國產(chǎn)化推進(jìn)之初步履維艱，全院上下不惜花費(fèi)超過其他衛(wèi)星3倍多的時間反復(fù)進(jìn)行驗證、測試、迭代。
五院北斗系統(tǒng)工程副總設(shè)計師、北斗三號工程衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)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(chǎn)品試驗，他也一直守著，有時甚至36小時不合眼。經(jīng)過了上萬個日日夜夜的風(fēng)雨兼程，他和北斗研制團(tuán)隊成功實現(xiàn)了上千項關(guān)鍵技術(shù)的突破，最終使得北斗衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航和授時服務(wù)。
在國產(chǎn)化的征程中，有一個很難攻克的產(chǎn)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(shè)計師楊慧介紹，在研制北斗二號衛(wèi)星的時候，國產(chǎn)陀螺的壽命僅有三個月，但任務(wù)要求陀螺必須連續(xù)工作八年。為了達(dá)到任務(wù)要求，北斗團(tuán)隊不僅聯(lián)合國內(nèi)合作伙伴進(jìn)一步突破陀螺壽命難題，更重要的是在系統(tǒng)上設(shè)計多種應(yīng)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(yùn)行的實踐證明，他們的方案是正確的。而在堅定的國產(chǎn)化路線中，國產(chǎn)陀螺如今設(shè)計壽命已達(dá)到十幾年。
高精度原子鐘產(chǎn)生整個衛(wèi)星的脈動，產(chǎn)生時頻基準(zhǔn)，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(dǎo)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(nèi)組織了三個團(tuán)隊攻關(guān)，最終攻克了原子鐘難題。如今，北斗全球組網(wǎng)星已用上了新一代國產(chǎn)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(jù)傳輸通道，五院北斗三號研制團(tuán)隊攻克了星座星間鏈路技術(shù)，采取星間、星地傳輸功能一體化設(shè)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?nèi)〉寐?lián)系。
“在建設(shè)北斗系統(tǒng)的時候，航天人一直以國際一流的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)產(chǎn)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(jìn)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(wǎng)。
針對北斗工程時間緊迫、技術(shù)復(fù)雜、多星多線并舉、參研單位眾多的特點(diǎn)，五院跳出了單個衛(wèi)星管理模式，開創(chuàng)了組網(wǎng)衛(wèi)星研發(fā)生產(chǎn)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(shù)、計劃、產(chǎn)品保證和技術(shù)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(yuǎn)程測試、無線健康狀態(tài)檢查、智能管控等新手段的應(yīng)用，使批量生產(chǎn)更加智能高效。
質(zhì)量管理是北斗全壽命周期的關(guān)鍵。謝軍介紹，在生產(chǎn)研制的過程中，為了避免由于進(jìn)度帶來質(zhì)量問題，五院有著嚴(yán)格的質(zhì)量管理規(guī)定。第一步，產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)上一定是按照嚴(yán)格的充分論證，更改要經(jīng)過層層審批、試驗驗證。第二步，對所有要上天的產(chǎn)品與其他產(chǎn)品一樣都有相應(yīng)完整的力學(xué)和熱真空實驗。第三步，加嚴(yán)了產(chǎn)品驗收，驗收過程中做好產(chǎn)品的數(shù)據(jù)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(tuán)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(chǔ)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(jīng)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(yīng)用
曾經(jīng)以為離我們很遙遠(yuǎn)的北斗衛(wèi)星，其實一直都在默默為我們服務(wù)。目前絕大部分的國產(chǎn)手機(jī)已經(jīng)可以接收和使用北斗信號。
而在更廣闊的行業(yè)領(lǐng)域，“北斗+”融合應(yīng)用正在加速落地。在北京，數(shù)萬輛出租車已安裝應(yīng)用北斗車載設(shè)備，用戶及交通主管部門能實時掌控車輛運(yùn)行情況及道路運(yùn)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(nóng)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)地區(qū)，基于北斗系統(tǒng)的各類無人駕駛農(nóng)機(jī)可以實現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)……
事實上，北斗系統(tǒng)自提供服務(wù)以來，已在交通運(yùn)輸、農(nóng)林漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象測報、通信時統(tǒng)、電力調(diào)度、救災(zāi)減災(zāi)、公共安全等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，融入國家核心基礎(chǔ)設(shè)施，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
據(jù)統(tǒng)計，2019年我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達(dá)3450億元，預(yù)計2020年產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值將超過4000億元。北斗與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的融合發(fā)展，正在構(gòu)建以北斗時空信息為主要內(nèi)容的新興產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，并正在成為北斗產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的新引擎和助推器，推動著生產(chǎn)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(wǎng)建設(shè)的收官，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重點(diǎn)工作今后將從工程建設(shè)轉(zhuǎn)移到維護(hù)穩(wěn)定運(yùn)行、提高服務(wù)水平上來。
按照計劃，2035年，我國還將建設(shè)更加泛在、更加融合、更加智能的綜合定位導(dǎo)航授時體系。北斗將以更強(qiáng)的功能、更優(yōu)的性能，服務(wù)全球、造福人類。
謝軍表示，中國北斗未來將持續(xù)推進(jìn)海內(nèi)外應(yīng)用推廣，不斷深化衛(wèi)星導(dǎo)航的高精度服務(wù)與云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的繼續(xù)融合，加快衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域與高端制造業(yè)、軟件業(yè)的融合，推動生產(chǎn)方式和發(fā)展模式的變革，服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)和社會信息化發(fā)展。(郭倩 潘晨)
