北斗，争当天上最亮的“星”

日前，中国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空。新华社记者蒋宏静摄

2020年6月23日9时43分，西昌卫星发射中心发射场轰的一声巨响，一枚长三乙运载火箭冉冉冉冉升起，将北斗卫星导航系统第55颗卫星——北斗三号最后一颗全球组网卫星——送入太空至此，北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成，比原计划提前半年

完美结局，星光普照天下。北斗卫星导航系统终于进入全球时代了！

为了这一天，北斗人奋斗了二十六年为了这一天，国家组织千军万马，北斗人克服了种种艰难困苦现在，北斗终于开始走进千家万户，造福几代人

日前，一枚长三丙运载火箭划破西昌卫星发射中心的寂静之夜，美丽的尾焰划破星空，将承担北斗全球卫星导航系统重大核心关键技术试验任务的第17颗北斗卫星送入预定轨道。

当太阳能电池板成功打开的消息传来，发射指挥大厅里一片欢腾，记者们开始现场采访一名记者走到时任北斗卫星导航系统总设计师助理，总工室主任的郭树人面前

北斗二号发射已经十年了这十年你最大的满足感是什么记者问

郭树人回答说，通过无数次的计算和论证，最终肯定了设计方案，取得了统一意见。

在科学研究中，经常会有不同的观点和看法作为郭树人总工程办公室主任，主要任务之一就是通过积极协调统一大家的意见

建设北斗卫星导航系统，需要在太空部署数十颗北斗卫星首先要解决的问题是这些卫星采用什么星座结构

GPS导航卫星都是距离地球2万公里左右的中地球轨道卫星可是，北斗卫星星座设计团队负责人徐麒丰带领团队对其覆盖范围，性价比，管理模式等进行了详细的分析和深入的计算，发现它根本不适合北斗二号区域卫星导航系统根据北斗导航三步走战略，团队在国际上首次使用距离地球3.6万公里的地球静止轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星进行卫星导航，设计了世界上首个GEO+IGSO+MEO混合星座

郭树人领导整个团队通过计算和论证，他认为混合星座在亚太地区覆盖范围广，性价比高，建设速度快，技术风险低，见效快，管理容易，完全符合区域系统的特点，可以为未来全球系统建设提供广阔的空间

可是，这项开创性的工作与用户部门和研究部门的意见大相径庭，遭到了大量的反对。

为了统一内部意见，北斗卫星导航工程领导小组和系统总设计师召集系统专家到航天城合作大厦进行集中讨论开会不下100次，郭树人上台回答各种问题100多次还是有区别的

系统专家多为各科技领域的著名专家，其中不乏两院院士郭树人才三十多岁，是个年轻的大三学生他带着团队开会，答疑解惑，个别沟通不是一次，是两次，不是两次，是三次，三次不行，四次...我不厌其烦地从各个角度用客观数据回答各种问题，最终让大家基本接受了混合星座方案

郭树人说，大家都是为了北斗好每个人看问题的角度不同，我的任务就是统一大家的意见

GEO+IGSO+MEO混合星座在中国尚属首次，被国外学者称为中国星座。

事实证明，GEO+IGSO+MEO混合星座非常适合北斗卫星导航系统的特点，为北斗导航确保中国特色，成为世界一流奠定了坚实基础。

星座格局最终确定，找到北斗卫星向地面发射信号的频率已经是寒冬。

广阔的空间是无边无际的，但不是人类可以肆意奔跑的无边草原，而是一条条狭窄的道路比如卫星导航频率，可供人类使用的无线电频谱非常有限，大部分都被航天大国抢占了

2004年北斗二号立项时，只能使用一个频率进行导航卫星通信中国北斗和欧盟伽利略也申请了这个频率的使用权按照国际电信联盟的规则，谁先发射卫星，谁在地面接收到卫星信号，谁就可以优先使用这个频率同时，国际电信联盟规定，自申报之日起七年内必须使用该频率，逾期视为自动放弃

此时，欧盟伽利略卫星导航已经进入卫星发射阶段，北斗的申报时间已经过去了4年这意味着，三年内，中国必须在欧盟伽利略之前发射北斗卫星，并在地面接收卫星的信号，北斗卫星导航建设才能赢得主动否则，北斗卫星导航建设将处处受制于人，甚至面临夭折的风险

打赢这场频率之战，关键在于能否尽快研制出北斗卫星此时，核心关键技术和设备星载铷钟进口谈判再次失败

作为铷钟导航卫星的频率基准，它直接决定着导航卫星的定位，测距和授时精度，是整颗导航卫星的心脏。

北斗两位总导演紧急安排国产星载铷钟研制工作，组建研究团队，对卫星导航领域的技术制高点星载铷钟展开了顽强的攻势。

在铷钟的研制过程中，中国空间技术研究院时频基准产品首席专家何玉玲和她的团队功不可没。

铷钟研究领域的一位前辈曾说:铷钟的研发是一项耗费一生的事业这不仅指它的难度，还指开发它所需要的时间以铷钟稳定度指标的测试为例要得到一个测量值，需要连续监测16天在此期间，任何异常都会影响测试指标何玉玲每天第一个也是最后一个工作，就是去实验室看测试数据，认真核对遥测数据，检查各种仪器设备的运行情况，维护钟室的稳定运行星载铷钟与地面产品相比，精度提高了三个数量级左右，这就决定了必须充分考虑各部件的细微差异，通过整机微调来优化产品性能整机每次调试一个参数，都需要放在真空罐里很长时间才能看到结果铷钟研究组的人经常说:我走之前把这个调一下，明天就能看到数据了但当你调整，测量，观察了一会儿走出楼梯门的时候，已经是深夜了

要让慢性子的星载铷钟发展快节奏，高效率，他们只能以百米冲刺的速度跑完一场马拉松。

连续9个月，团队所有成员平均加班超过800小时，没有一天休息他们提前一年拿出了原来的铷钟产品

这是中国航天史上第一台高性能星载铷钟！

关键技术突破后，北斗卫星研制顺利快速。

2007年4月14日4时11分，伴随着指挥员一声点火指令，北斗二号首发星长三甲运载火箭升空。在惊天动地的雷声中，洋洋得意像美丽的尾焰绽放，晃动起来，飞向天空，渐渐融入黎明前漆黑的夜色…

4月17日20时，十多台地面接收机陆续接收到来自太空的卫星信号，而且非常清晰！

此时此刻，距离七年任期的最后期限只有四个小时了！

中国北斗成功占据了使用最后一颗卫星导航频率的主动权，标志着中国北斗卫星导航建设终于走出重围，彻底摆脱受制于人的被动局面。

在接下来的五年里，北斗人将十六颗北斗导航卫星送入蓝天。

日前，中国向世界宣布，北斗二号正式向亚太地区开放运行服务！

北斗二号成功开通后，北斗人立即向北斗三号进军有人担心中国北斗的未来:覆盖全国和亚太地区的北斗一号，北斗二号对中国来说不是问题，覆盖全球的北斗三号就有些麻烦了

北斗卫星导航从覆盖亚太到覆盖全球真的太难了！

作为一个全球卫星导航系统，不仅要在太空部署几十颗卫星，还要在地球各个区域建设无数的地面站例如，全球定位系统在世界各地建立了许多地面站而中国很难在世界各地设点，构建地网这是北斗卫星导航从区域扩展到全球的第一个也是最大的障碍

如果全世界都建不了地面站，北斗全球系统不就建了吗。

北斗人通过艰苦的探索，创造性地设计了在亚太地区以外不建设地面站的星间链路方案星间链路是航天器与航天器之间，航天器与地面站之间具有数据传输和测距功能的无线链路也就是恒星之间，恒星与地球之间，编织了一个重围

信息屏障串联并联，屏障由此成为通途。

星间链路是典型的中国特色和北斗绝技！

但实现星间链路工程难度很大:不仅测量距离和信息传输量增加了一个数量级，而且卫星都在以每秒七八公里的速度运行相互对准已经很难了，要实现相隔数万公里的卫星之间的厘米级测距就更难了

为此，国内很多优势单位进行了整合攻关，包括某研究所的空间仪器工程团队。

接到任务安排后，航天仪器工程队的郭希业奔赴成都中电集团某研究所，开始投身星间链路的战斗。

攻关的难度非同一般，任务不是一朝一夕就能完成的郭锡业给自己定了一个坚定的规则:每周工作七天，每天工作十六个小时，在攻关中遇到问题，就绝不离开工作岗位工作时间手机关机其实几乎每天都有问题，几乎每个月都要熬夜

郭锡业的项目攻关完成一个阶段后，上级来检查孙家栋总设计师看了他们的星间链路仿真演示后说:你们要继续加强研究，把未知的问题搞清楚，充分验证，确保在工程建设中有用有效

总设计师孙家栋对他们前期的工作给予了充分的肯定和鼓励，这让这个三十出头的年轻人感到无比兴奋，也更加自信。

星间链路设备对比测试已经开始参加对比试验的几个单位都拿出了自己精心制作调试的设备进行对抗演示

为什么...郭锡业几乎一个星期没睡觉，仔细梳理系统设计方案，测试各个设备的技术状态，终于找到了问题的症结所在至于如何解决问题，他面临着两种选择:一是修补原方案，堵塞漏洞，提高设备性能，二是推翻原有方案，另起炉灶，设计新算法

郭锡业毫不犹豫地选择了后者，一个月就完成了原本需要半年才能完成的任务。

第二次对比试验，郭锡业装备研制团队转败为胜，装备性能指标大幅跃升。

但是，郭锡业并没有懈怠他带领团队加班加点改进设备第三局比赛，他们以绝对优势领先

经过比对工作，开展了大量的系统优化设计和星地试验验证工作，最终突破了关键技术，实现了相关技术性能的一系列跨越:主要技术指标提高了数十倍，温控性能比原方案提高一倍，测距精度相当于看到2000公里外的一根头发丝！

星间链路技术的突破，只是北斗三号卫星发展的一大步北斗三号卫星导航系统比北斗二号覆盖范围更广，不仅需要更多的卫星组网，还需要卫星技术性能的全面飞跃

以林宝军为总设计师的上海微小卫星工程中心北斗卫星团队，为了让新一代北斗卫星有灵魂，有思想——在轨赋能:让天上的卫星纠错，生病时自主，刷新功能，在国内首次设计出卫星的看家本领。

支林宝骏带领团队历经坎坷完成卫星在轨通电设备时，在联系卫星载荷生产单位进行生产时遇到了很大阻力有人说，在轨赋能简直是异想天开，修修补补

以前国产卫星都是分系统研制，然后组合这种拼图式的组合，使得同一主体功能在子系统中反复出现每个系统需要两到三台计算机，整个卫星有二十多台计算机，带来了星载大，故障多，能耗高等一系列弊端

林俊带领团队大胆打破传统的分系统模式，采用功能链设计，将各分系统中学科的同类项合并，将整个卫星研制分成有效载荷，结构热，电子和姿态与轨道控制四个功能链，砍掉六个子系统，神奇地将过去的二十四台计算机浓缩为一台重量，故障率，能耗等

按照卫星研制的惯例，卫星的外形一般是立方体，飞行姿态是垂直飞行如果按照这种老思路设计新一代北斗导航卫星，散热问题会非常棘手:新一代北斗卫星的功能要求非常高，功率也在不断上升采用立方体形状根本解决不了散热问题

林宝军带领团队经过深入计算和反复验证，创造性地将卫星立方体形状改为长方体设计，变垂直飞行为侧向飞行这样，几颗卫星的表面积是不同的，让较小的一颗面向太阳，较大的一颗作为散热面，有效减少热辐射，提高散热速度，侧飞以表面积最大的表面为地面，让卫星装载更多导航天线，提高卫星信号收发效率

新一代北斗导航卫星终于以全新的面貌呈现在大家面前。看过的人都被它的美所吸引:卫星还能做得这么漂亮，简直就是个苗条的‘飞仙’！

2017年11月5日19时45分，伴随着指令长一声点火指令，长三乙运载火箭瞬间化作火凤凰，展开华丽的尾部，与北斗三号第一，二颗组网卫星牵手，腾空而起，准确送入工作轨道。

之后，北斗人将30颗北斗导航卫星送入蓝天在组网最密集的阶段，平均每半个月发射一次卫星，80%采用一箭双星发射模式，成功率100%，创造了世界航天的中国速度

北斗三号全球卫星导航系统，整体水平与GPS相当，星间链路等多项技术处于国际领先水平，具有短报文通信的北斗特色功能。

目前，中国北斗为全球用户提供定位精度优于10米，测速精度优于每秒0.2米，授时精度优于20纳秒的免费服务已成功应用于交通运输，灾害监测，精准农业，国土规划等人类生活的方方面面，真正实现了中国北斗，世界北斗，一流北斗和走进千家万户，造福万代的建设目标

虽然北斗卫星导航基本系统已经建成并全面应用，但这只是我国卫星导航发展的阶段性胜利，继续改善和提升系统性能和推广应用的任务仍然十分艰巨。对于到2035年建成以北斗系统为核心的更加无处不在，集成化，智能化的国家综合定位导航授时系统这一宏伟目标，北斗人感到使命崇高，重如山！

届时，北斗无疑将是世界卫星导航璀璨星空中最亮最耀眼的一颗星！

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