你知道北斗衛(wèi)星背后的故事嗎？

從2000年10月北斗一號第一顆試驗衛(wèi)星成功發(fā)射，到2020年6月23日北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星升空，20年來，44次發(fā)射，中國先后將4顆北斗試驗衛(wèi)星，55顆北斗二號、三號組網(wǎng)衛(wèi)星送入太空，開啟了中國“星網(wǎng)”導(dǎo)航全球的時代。近日，《面對面》專訪北斗三號導(dǎo)航衛(wèi)星首席總設(shè)計師謝軍，講述北斗衛(wèi)星背后的故事。

三年時間攻克技術(shù)難題 發(fā)射成功時距截止時間僅剩2小時

2004年，北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式立項。已經(jīng)有22年工作經(jīng)驗、曾參與多個重大項目研制的謝軍出任北斗二號衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計師。他回憶說，“從2004年到2007年，這可能是我當(dāng)總師最難的一個時期?！?/p>

北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是在北斗一號的基礎(chǔ)上，從原來只為中國提供服務(wù)，擴展到覆蓋亞太地區(qū)，需要14顆衛(wèi)星支持，同時還要攻克一些基礎(chǔ)性的難題。

但根據(jù)國際電聯(lián)規(guī)定，導(dǎo)航衛(wèi)星的頻率資源和軌道位置資源自申請日起時限為7年，超時不用自動作廢。這意味著，他和團(tuán)隊只有三年時間攻破基礎(chǔ)性的難題，并在2007年4月17日之前把衛(wèi)星送上太空。

2007年4月14日凌晨，北斗二號系統(tǒng)第一顆中圓軌道試驗衛(wèi)星被成功送入太空。但這距離履行國際電聯(lián)的規(guī)定還差一個關(guān)鍵動作。

謝軍說這是具有風(fēng)險且成功的一次決策，“我覺得有一定的幸運成分，我們要有敢于擔(dān)當(dāng)?shù)挠職猓皇呛唵蚊つ?，還是要大量地面實驗數(shù)據(jù)支持?！?/p>

謝軍：不光要把衛(wèi)星發(fā)上去，還要把衛(wèi)星所攜帶的無線電信號發(fā)射到地面，接收到信號。衛(wèi)星的微波部件上天之前，可能會在地面攜帶一些潮氣，還沒釋放干凈，一種微波現(xiàn)象可能就會產(chǎn)生放電，把設(shè)備表面燒蝕，可能影響產(chǎn)品的功能。

2007年4月16日20時14分，謝軍果斷做出決定，下令試驗衛(wèi)星上的有效載荷產(chǎn)品加電開機。1小時32分鐘后，地面系統(tǒng)正確接收到了衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航信號，這一刻距離國際電聯(lián)規(guī)定的空間頻率申請失效時間僅剩2個小時。

謝軍說這是具有風(fēng)險且成功的一次決策，“我覺得有一定的幸運成分，我們要有敢于擔(dān)當(dāng)?shù)挠職?，但不是簡單盲目，還是要大量地面實驗數(shù)據(jù)支持?！?/p>

進(jìn)口原子鐘無法按時供貨 他們生產(chǎn)出中國自己的原子鐘

從2004年立項到2012年完成，北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度從北斗一號的20米到30米，提高為水平和高程均為10米，接近當(dāng)時的GPS民用標(biāo)準(zhǔn)。定位精度的提高需要衛(wèi)星上多項關(guān)鍵技術(shù)和零部件的支撐，這其中就包括有著“導(dǎo)航衛(wèi)星心臟”之稱的原子鐘。

2006年，由于進(jìn)口原子鐘無法按時供貨，致使北斗二號建設(shè)工程差點夭折，這件事深深地刺痛了謝軍。他認(rèn)識到，作為一個航天大國，中國必須要有獨立的時頻基準(zhǔn)系統(tǒng)，這就需要突破原子鐘這一技術(shù)難關(guān)。

謝軍：在工程立項的時候，我都覺得這個東西怎么可能完成？我們幾家單位在北斗二號做原子鐘的時候都非常困難，經(jīng)常到衛(wèi)星總體需要交付原子鐘的時候，都是緊趕慢趕、連滾帶爬，不能按時交付。

當(dāng)時，研制出的第一臺星上原子鐘產(chǎn)品在工作中經(jīng)常信號突跳，精度很差。謝軍自己的專業(yè)也不是研究原子鐘的，他只能泡在一線上，和研制原子鐘的專家一起分析問題，想方設(shè)法攻克難關(guān)，三年之后，他們跨過了原子鐘這道坎。

北斗衛(wèi)星目前使用的原子鐘授時精度相當(dāng)于300萬年僅有1秒的誤差，達(dá)到了國際一流水平。

“為國家的重大工程貢獻(xiàn)力量 一定要把本職工作干好”

在完成北斗二號系統(tǒng)建設(shè)后，謝軍開始擔(dān)任北斗三號工程副總設(shè)計師、北斗三號導(dǎo)航衛(wèi)星首席總設(shè)計師。這期間，謝軍長期連續(xù)工作，三次暈倒在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場，每一次醒來后，他都立即趕回崗位。

謝軍回憶，“有一年除夕我們就在單位，大家在食堂吃餃子，吃著吃著就沒人了，馬上又回去測試了?！?/p>

謝軍：那個過程感覺不輕松，但是大家感覺到能為國家的重大工程貢獻(xiàn)一份力量，一定要把本職工作干好。

2020年6月23日，北斗三號最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星順利升空，北斗全球組網(wǎng)就此完成。北斗三號衛(wèi)星所有單機的國產(chǎn)化率從80%提高到了100%，這使得中國成為繼美國、俄羅斯之后，世界上第三個擁有全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。

同時，謝軍和團(tuán)隊啟動了下一代北斗系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展體系的論證，開始了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，到2035年之前，他們要設(shè)計構(gòu)建一個以北斗系統(tǒng)為核心的國家綜合授時導(dǎo)航定位體系。

謝軍：現(xiàn)在基本上是地表以及地表上空1000公里的范圍內(nèi)讓用戶得到很好的導(dǎo)航定位授時服務(wù)，下一個系統(tǒng)要解決更高的空間。從定位的精度上，要解決像現(xiàn)在大家都在期望的自動駕駛等厘米級的導(dǎo)航需求。