永葆北斗的風骨與靈魂
聽聞北斗三號最後一顆全球組網衞星發射成功的消息,我既欣慰,又興奮。從1994年立項開始,經過幾代北斗人的艱苦奮鬥、攻堅克難,我們終於建成了世界一流、有中國特色、自主創新的北斗衞星導航系統。
如果説自力更生是北斗的風骨,那麼自主創新則是北斗的靈魂。
北斗衞星導航系統的先進性和獨創性主要表現為:
首次成功採用了由“3顆地球靜止軌道(GEO)衞星+3顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衞星+24顆中圓地球軌道(MEO)衞星”組成的多軌混合星座,提高了我國周邊地區的定位精度,明顯優於美國GPS,同時大大提高了星座的魯棒性(即系統的健壯性)和生存能力;
在世界上首次成功採用了ROSS+RNSS導航雙體制,不僅具備了系統的備份,同時又具有報文通信功能;
成功採用了先進的Ka頻段星間鏈路,部分衞星首次使用了激光星間鏈路,組成了高、中、低軌星座間以及地面站間的通信鏈路,不僅提高了定位精度,也解決了國外無法建站的難題;
打破技術封鎖,自主成功研製出導航衞星的關鍵部件,特別是核心部件星載高精度原子鐘;
經過刻苦攻關,北斗衞星部件已100%實現國產化,打破了核心部件長期依賴進口、受制於人的局面。
我國發展衞星導航的起點可追溯到1969年,當時美國已根據多普勒測速原理,研製了“子午儀”衞星導航系統,為船舶實現一定量級的定位精度。我國也適時開展了衞星導航工程研製,命名為“燈塔一號”,至20世紀70年代末已完成技術攻關和初樣階段的整星各項地面試驗。考慮到當時國外已開始了更先進的GPS導航系統研發,中央決定終止“燈塔一號”正樣研製工作。項目研製雖然停止了,但通過“燈塔一號”,我們不僅積累了經驗,還培養了一批高素質科研人員,為後來北斗衞星導航工程的研製打下了基礎。
1983年,中國衞星測量、控制技術奠基人陳芳允院士首次提出“雙星定位”原理。1990年前後,在他的主持下,我國利用在軌的兩顆東方紅二號甲通信衞星成功地進行了原理驗證。後來,在航天五院童鎧院士的組織下,又完成了衞星導航全系統的地面模擬實驗,驗證了工程大系統的可行性。1990年前後,我組織開展了雙自旋導航衞星平台的技術攻關。1994年2月,北斗衞星導航系統工程正式立項。1995年,時任東方紅三號通信衞星總設計師的我,為儘早滿足用户導航定位的迫切需求,提出了導航衞星改用大容量的東方紅三號三軸穩定衞星平台的建議,這樣既能提高一倍使用率,延長三分之一壽命,還可縮短研製週期。由於第一顆東方紅衞星定點失敗,部分同志對此有顧慮。我詳細分析了定點失敗的原因,指出不是衞星方案和分系統的問題,而是局部質量問題,只要把好質量關,肯定能成功。最終,改用東三平台的建議得到了上級主管部門批准。
2000年10月和12月,我國連續成功發射兩顆北斗衞星,標誌着我國第一代北斗衞星導航系統的建立,使我國成為世界上第三個擁有衞星導航系統的國家。
20多年來,從方案到途徑、路線再到功能,北斗始終保持着中國特色,而“自主創新、團結協作、攻堅克難、追求卓越”的北斗精神也始終在一代又一代北斗人身上得以彰顯。
目前,北斗四代正在論證中。如何進一步提高導航定位精度?如何與大數據、人工智能等領域創新融合,形成統一的國家時空基準系統?北斗作為其中的核心力量,任重道遠。