25年持續蓄力，北斗向全球組網發起全面衝刺

科技創新70年·歷程

本報記者 付毅飛

2019年9月23日5時10分，我國在西昌衞星發射中心以“一箭雙星”方式，成功發射第47、48顆北斗導航衞星。

這次發射正式拉開了北斗三號從基本系統向完整系統大步邁進的高密度發射序幕。

自1994年我國啓動北斗一號系統工程建設，中國北斗砥礪前行，按照“三步走”發展戰略，闖出了一條適合中國國情的創新發展道路。

如今，北斗已成為全球衞星導航系統中不可忽視的重要力量。面向全球組網，北斗已發起全面衝刺。未來，中國北斗將與其他衞星導航系統並肩，提供精度更高、運行更穩定、功能更可靠的定位、導航和授時服務，成為面向全世界的重大公共服務空間基礎設施，為構建人類命運共同體作出“中國貢獻”。

“關門”前搶入“導航俱樂部”

1990年的海灣戰爭中，裝載GPS的精確打擊武器首次大規模使用，作戰效能令全球震驚。

如果説導彈是槍，原子彈是彈，衞星導航就是精確瞄準鏡。早在20世紀70年代，中國航天人就啓動過“燈塔一號”工程進行探索，但因經濟和技術方面難以支撐，工程被迫下馬。

但中國人建設衞星導航系統的決心沒有動搖。經過不斷探索，我國逐漸形成了從建設北斗一號試驗系統，到北斗二號區域導航系統，再到北斗三號全球系統的“三步走”戰略。

2000年，我國發射2顆地球靜止軌道北斗衞星，創造性地實現了雙星有源定位，同時能提供授時和短報文通信服務。該方案利用我國現有成熟技術，以最小投入、最短週期，實現了衞星導航系統建設的自主可控。

北斗一號工程啓動時，美國GPS、俄羅斯格洛納斯已分別發射了20多顆導航衞星，佔用了最適合衞星導航的黃金頻段。中國與正在建設伽利略系統的歐盟，推動國際電聯從航空導航頻段中擠出一小段以供使用。2000年4月18日，北斗和伽利略系統同時申報。按照國際電聯規則，必須在7年內發射導航衞星，併成功發射和接收相應頻率信號，才能獲得該軌道位置和頻率資源，否則不能取得合法地位。

2005年，歐盟發射了首顆伽利略導航衞星。此時我國雖已發射3顆北斗試驗衞星，但其不具備主動發射下行信號的能力。符合國際電聯規則的北斗二號衞星仍在研製，時間緊迫。

北斗人背水一戰，倒排工期，將研製週期縮短。同時，西昌衞星發射中心也攻克了首次使用新改建發射工位、首次使用遠控模式、首次發射中圓軌道衞星等多項挑戰，針對此次任務分析風險、制定措施、把控節點，紮實做好了各項準備。

2007年4月14日4時11分，這顆肩負着重要使命的北斗衞星起飛，於4月17日20時許傳回了信號。此時。距離國際電聯的“七年之限”只剩不到4個小時。

首創混合導航星座

GPS等衞星導航系統均採取單一軌道星座構型，全部組網衞星都運行在2萬公里高度的中圓軌道。

但北斗系統不可能像GPS那樣，在全球建立地面測控站。北斗二號工程衞星系統總設計師楊慧説，受國土布站侷限，北斗必須造出能在國土範圍內管轄的星座，為此必須採取高、中軌衞星混合的組網方式。但這面臨一系列世界性難題。

經過不懈努力，北斗團隊解決了高軌導航衞星姿態控制、高精度温控等難題，提升了系統服務的精度、連續性和可用性。2012年底，由14顆衞星構成的北斗二號區域衞星導航系統建成，實現了全天時全天候為亞太大部分地區提供定位導航授時服務。

“北斗二號在國際上首創同步軌道導航衞星，同時首創了以地球同步軌道衞星、傾斜地球同步軌道衞星為骨幹，兼有中軌道衞星的混合導航星座。”該工程原副總設計師、北斗系統高級顧問李祖洪説，對於區域導航系統而言，這種組合可以用最少的衞星數量實現最好的覆蓋效果，已獲得了國際上的認可。

在北斗二號工程建設的同時，我國於2009年啓動了北斗三號全球系統的建設。

行波管放大器是通信衞星的關鍵元器件，曾長期依賴進口。2014年，我國正在進行北斗三號試驗衞星研製時，外方突然通知，由於政府原因停止供貨。

不過，北斗團隊早已認識到國產化對於北斗系統建設和穩定運行的重要性。在北斗三號系統建設啓動的同時，中國航天科技集團五院就聯合國內多家單位，開展了行波管放大器等關鍵元器件國產化的技術攻關。

外方得知我國行波管放大器技術攻關已經取得了突破，北斗團隊決定用國貨替代進口產品後，急忙表示可以供貨，並把價格降低了一半。這讓北斗團隊嚐到了核心在握的甜頭，更加堅定了走國產化道路的決心。

經過數年努力，長期依靠進口的行波管放大器組件、微波開關、大功率電源控制器、動量輪組件、星敏感器等關鍵產品，已實現主、備份全部國產化。北斗三號衞星部件國產化率達到100%。

中國北斗向世界敞開胸懷

2017年2月28日，我國首個自主研製的“米級快速定位北斗芯片”正式推出，實現了基礎產品的自主可控並達到國際先進水平。

“全世界絕大部分的智能手機都已經採用了支持北斗的芯片。”中國衞星導航系統管理辦公室主任冉承其在國新辦2018年12月27日舉行的發佈會上透露，北斗系統已進入3GPP國際移動通信組織。

除了“北斗芯”，中國北斗還形成了由基礎產品、應用終端、應用系統和運營服務構成的完整產業鏈。北斗已在國家關鍵行業和重點領域標配化使用，在大眾消費領域規模化應用。

據統計，2018年國內衞星導航產業產值已超過3000億元；預計至2020年，我國衞星導航產業的規模將超過4000億元，北斗將拉動超過3000億元規模的市場份額。

截至2019年4月，國內超過620萬輛營運車輛、3萬輛郵政和快遞車輛，36個城市的約8萬輛公交車、3200餘座內河導航設施、2900餘座海上導航設施已應用北斗系統，服務農機設備超過5萬台，推廣北斗終端超過4.5萬台……

隨着與互聯網+、5G、人工智能以及共享經濟等新興技術和產業模式的融合應用，衞星導航技術還催生了精細農業、精準物流、自動駕駛、智能交通、智慧城市等經濟發展新模式和產業發展新業態，其正以前所未有的深度和廣度融入社會的方方面面。

當今世界，GPS、北斗、格洛納斯、伽利略四大衞星導航系統爭奇鬥豔。如何看待與其他導航系統的關係？北斗系統自建設之初就給出了答案：始終踐行 “中國的北斗，世界的北斗”理念，要與其他衞星導航系統相互兼容、共同發展，造福全球“一家人”。

如今，中國北斗已敞開胸懷，等待世界的接納。