△北斗人用20年的努力走完了美國、俄羅斯40年的歷程，向世界證明了中國時間、中國方案和中國精度。
1994年，一首《好漢歌》紅遍了中國大江南北。自此，“天上的星星參北斗”婦孺皆知。為什麼要“參北斗”？因為你“找不到北”時，抬頭看北斗七星就可以了。然而，並不是每次抬頭都能如此幸運。
幸運的卻是，那一年，北斗一號系統工程已經立項，我國衛星導航系統開啟了與世界衛星導航系統跟跑的征程。2012年底，歷經磨練的北斗二號系統建成並向亞太地區提供服務，具備了與世界並跑的能力，北斗三號則直接實現了並肩超越。北斗人用二十年的努力走完了美國、俄羅斯四十年的歷程，向世界證明了中國時間、中國方案和中國精度。
在北京一個陽光明媚的午後，《中國報道》記者採訪了北斗衛星導航系統總設計師楊長風，聽他將北斗衛星導航系統的艱難發展歷程和成功背後的艱辛娓娓道來。
“我們需要自己的時空基準”
中國北斗誕生之初，世界上已有兩大全球衛星導航系統：美國GPS、俄羅斯格洛納斯。已經有其他導航系統了，我們為什麼還要下大力氣建設北斗呢？
“需要！”楊長風果斷地說，“我們需要自己的時空基準，用自己的衛星系統來描述自己的時空位置，這樣在關鍵時刻才不會受制於人。”
楊長風告訴《中國報道》記者，在北斗工程誕生之前，我國也曾在衛星導航領域積極摸索。1970年，我國成功建造了第一顆衛星“東方紅一號”，自此，中國航天事業開始起步發展。在衛星導航方面，先後研究過“燈塔一號”等技術探索試驗系統，但均未建成正式系統。1983年，以陳芳允院士為代表的專家學者創造性地提出“用兩個衛星定位一個目標”，雖然它的區域不是很大，但是能夠在中國區域內解決，而且精度比較高，花錢也不太多。
“正是由於利用通信衛星進行定位，這就是我們的導航系統有了獨特的短報文功能。”楊長風回憶道。
據瞭解，為了驗證“雙星通信導航一體化”的設計，相關研究人員聯合了13家測控系統和通信系統單位，在全國幾個衛星測控站之間往返試驗。1989年的一天夜裡，正在做試驗的研究小組第一次憑藉雙星快速定位通信系統實現了精度30米的定位，這個試驗結果遠遠高於當時的技術能力預期。大家一遍一遍互相問：“實現了嗎？”都不敢相信自己的眼睛。
“按照現在看來，這個30米的定位精度不高，但在當時的條件下是相當不錯的。最關鍵的是，這一核心技術取得突破後，才有立項的資格。隨後，科研人員馬上提出建設雙星導航定位系統的立項申請。”楊長風如是說。
終於，在1994年1月10日，國家批准北斗一號工程立項。
“立項之後，衛星團隊全面展開研製工作，這期間的壓力很大。”楊長風告訴《中國報道》記者，“一是核心技術比較欠缺，二是當時國家經濟基礎比較薄弱，經費非常有限。為了保證北斗一號系統工程的順利推進，主管機關想盡了各種辦法‘擠’經費，最終保住了這一工程。”
“北斗一號最值得一提的就是它解決了有無的問題。”楊長風總結道，“1993年初，航天五院提出衛星總體方案，初步確定了衛星技術狀態和總體技術指標。經過艱苦卓絕的關鍵技術攻關，終於在2000年底建成北斗一號系統，使我國成為繼美、俄之後第三個擁有自主衛星導航系統的國家。”
“雙星定位系統建成後，北斗系統是像世界其他衛星導航系統一樣一步跨到全球組網，還是分階段走，又引發了爭議。”楊長風說。最終，“先區域、後全球”的思路被確定，“三步走”的北斗之路由此鋪開。“全球組網需要大量的時間和經費，現在回過頭看，當時制定的‘三步走’方案更符合中國國情，更為世界提供了一種中國方案。”
4小時期限下
成功拿到頻率資源合法權益
衛星空間軌道位置和無線電的頻率是一種有限的自然資源。根據國際規則，如果不在國際電聯內合法登記，或在登記後的七年裡沒有使用該頻率，你的衛星就無法合法地使用該頻率資源。
2000年，正在籌劃全球導航系統的中國和歐盟，在當年召開的世界無線電大會上向國際電聯提出了擴展衛星導航頻率的呼籲。2000年4月18日，國際電聯批准了中國申報的全球導航衛星的頻率和軌道，中國的北斗系統進入了國際電聯的頻率總表，正式取得合法地位，只等衛星發射，成功啟用。
“一顆衛星的研製週期一般是五年，而北斗二號立項的時間是2004年，這就意味著留給北斗二號的時間只有3年。時間緊、任務重、責任重大。”楊長風感慨道，“但是沒有什麼可以阻擋北斗人前進的步伐。立項後，北斗人爭分奪秒，自定‘白加黑’‘5+2’的幹法，最終在2007年4月初，衛星伴隨著運載火箭到了發射中心，本以為萬事俱備只欠發射了。”然而，讓楊長風萬萬沒想到的是在發射陣地進行第三次總檢查的時候，衛星應答機出現了異常，信號不穩定。
“這個應答機相當於我們的手機，是天上和地下進行聯繫的傳輸工具。”楊長風解釋道，“當時可謂進退兩難，把問題徹底地解決，時間可能來不及；要不解決，衛星上去後，可能拿不到信號。最終決定還是要徹底解決問題，把應答機從衛星上拿下來處理。但拿下來又面臨著兩大難點，一是要在50米高的發射塔架上面給衛星開腸破肚，萬一有一點閃失，就會造成整個任務的失敗；第二個難點是取出應答機後我們要歸零，要把出現的問題找出來。整個過程要進行大量的試驗，但研製應答機的單位在上海，我們在西昌。當時歸零隻給了三天時間，三天往返上海和西昌是不可能的。專家們研究後決定，找附近具有這種試驗能力的單位。通過協調，我們在成都找了一個研究所。”
講到此時，還能明顯感受到楊長風的緊張和激動。“當時我們負責歸零工作的同志，抱著應答機沿盤山公路顛簸了五個多小時趕到成都。整整三天，通過各種各樣的試驗，最終把問題解決了。回來的路上，我們的同志像抱初生的嬰兒一樣一路把應答機抱在手上，回到發射中心。”
2007年4月14日，我國第一顆首發的北斗二號衛星成功地發射了。經過三天的在軌測試，在2007年4月17日晚上8點鐘，在頻率只有四個小時的期限下，我們的接收機收到了衛星發射的信號，並得到了國際電聯的官方認定，我國正式合法擁有了所申報空間位置和頻率資源。
“當時我們在一個大草坪上等待信號，在十幾家單位的接收機同時收到信號的那一刻，大家都激動地跳了起來，哭著相互擁抱……”講到此時，楊長風眼角泛起了淚花。“這承載著整個系統的希望，終於實現了，在那一刻壓力釋放了。可以說，沒有這一次的背水一戰，就沒有如今的北斗系統。這一切都是北斗人用敢想敢幹的工作作風以及團結協作的精神來保證的。”
“國產化我驕傲，國產化我心跳”
除了成功拿到頻率資源合法權益，北斗二號背後還有著很多令人震撼的故事。其中，最值得一提的非星載原子鐘莫屬。
衛星導航要實現精確的時間測量，前提是要有精確的時間基準，簡單地說，就是要有高精度的時鐘，也就是原子鐘，它是衛星導航系統的核心。北斗衛星研製初期，原子鐘主要從國外進口。
“2004年，北斗二號工程批准以後，我們一開始考慮繼續採取國際合作，從國外引進原子鐘。”楊長風說，“在和國外公司談判的整個過程中一切都很順利，但萬萬沒想到的是，到最後籤協議的時候，國外公司突然變了臉，不給我們提供原子鐘，怎麼辦？北斗人決定自己幹！”
“中國人的脊樑不能靠外國人頂著，建立獨立自主的北斗衛星導航系統，必須核心在手！”如今回憶起來，楊長風依舊充滿了激情。
在這種信念的支撐下，2005年，北斗人組織了三支隊伍你追我趕進行攻關，僅僅用了2年時間就實現了從無到有，從有到精，性能指標不斷提高的銣原子鐘，填補了國內空白。
“當中國宣佈星載原子鐘研製成功後，國外的原子鐘廠商馬上就主動找上門來，條件出奇的好，價格也一降再降，但為時已晚，中國已經決定用自己的原子鐘建設北斗系統。”楊長風自豪地說，“從那以後，我們更加堅定了北斗的關鍵器部件一定要百分之百的國產化。”
據瞭解，北斗人有句戲稱：“國產化我驕傲，國產化我心跳”。所謂“國產化我驕傲”，就是我國自主技術已經涉及北斗系統建設的各個方面。“國產化我心跳”則是北斗人對北斗系統的高要求——系統連續穩定、可靠運行。“不同於部分國外成熟的技術，我國國產化是在不斷摸索、不斷歸零中提升的。天不怕、地不怕，就怕半夜來電話。航天人最怕夜裡接到出現故障的電話，因為不知道要面對哪些新的問題，出現的問題有多嚴重。”楊長風說，“北斗的質量就是我們的生命，這是每個北斗人對高可靠要求、高質量服務的莊嚴承諾。”
一年成功發射10箭19星
靠的是把細節做到極致
北斗三號系統一年內完成10箭19星的發射，且100%成功，創下了世界衛星導航系統建設和我國同一型號航天發射的新紀錄。
“一年發射10箭19星，這個目標絕不單單是‘多’的概念，高密度發射、在軌測試、快速組網等都需要我們做大量的工作，而且每一個細節都必須做到極致，才能確保萬無一失。”楊長風說，“2018年底向世界宣佈北斗三號基本系統建成，提供全球服務，這是我們對世界的承諾。”
為了實現這個目標，作為北斗衛星導航系統工程總設計師，楊長風承受著一般人難以承受的壓力。在這一年裡，他的神經幾乎每天都是緊繃的，每一次發射他都親臨發射現場。“每發一顆星，不到最後一刻，我的心都落不了地。過去一年，我和我的很多同事一樣，整整一年基本沒有休息過。我已經60歲了，有時候也感覺特別疲乏，但只要任務一來，依舊能夠迎難而上，北斗事業是我畢生奮鬥的方向。”
據悉，在自主創新方面，北斗三號創新使用了更先進的技術為世界提供更優質服務，形成了星星組網、星地組網的複雜系統，極大提升系統的一體化水平，為世界提供了“中國方案”。
“北斗系統建設有300多家單位10萬餘人共同協作完成。2018年，北斗系統密集發射，有些一線主要技術人員在發射基地出差達到200多天。正是由於萬人一杆槍的努力，才創造了北斗三號組網密集發射的‘中國速度’。”楊長風如是說。
雖然北斗三號工程組網時間緊、任務重，但是在完成密集組網發射任務的同時，北斗人仍不斷追求卓越，比肩世界一流衛星導航系統，各項指標均達到世界領先水平，定位精度不斷提升，在亞太地區從10米提升至5米，體現了“中國精度”。
楊長風如此感慨道：“上述成績的取得，靠的是北斗精神，即‘自主創新、團結協作、攻堅克難、追求卓越’。北斗精神是‘兩彈一星’精神的延續與傳承，在當年那麼艱難的條件下，我們都可以創造奇蹟。如今，我們更有信心在北斗精神的激勵下，通過技術創新、集智攻關、群策群力，創造‘北斗奇蹟’。”
採寫：《中國報道》記者 張利娟
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