作者:严涛 来源:中国科学报 发布时间:2024/9/24 17:58:06
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北斗三号“收官之星”成功发射
他们的15年“铸剑”之路

 

2024年9月19日9时14分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级,成功发射第五十九、六十颗北斗导航卫星。该组卫星属中圆地球轨道(MEO)卫星,是我国北斗三号全球卫星导航系统建成开通后发射的第二组MEO卫星,入轨并完成在轨测试后,将接入北斗卫星导航系统。

此次发射的两颗卫星由中国科学院微小卫星创新研究院(以下简称卫星创新院)抓总研制,将在确保北斗三号全球卫星导航系统精稳运行的基础上,开展下一代北斗系统新技术试验试用,因此这次发射的两颗卫星既可以称为北斗三号的“备份收官之星”,也可以称为下一代北斗系统的技术验证星,承担着承前启后的重要使命。

像往常一样,中国科学院微小卫星创新研究院研究员、北斗三号卫星系统首席总设计师林宝军又新作了一首词来纪念这个特殊时刻。他在这首《满江红?北斗三号收官星》中写道:“北三首发,梦为马,扬帆启明;越雄关,敛态定制,再踏新程。批产增量协同劲,一年八星耀苍穹;三十载,矢志寰球愿,牧群星。收官星,续辉煌;天行健,钟更精;星间链,格致人先新境。担当开拓谋跨越,承前启后助华兴。望未来,泛在又融合,更智能。”

林宝军说,北斗三号备份收官星承前启后,它不是组网星的简单复制,在导航制高点技术时频及星间链路等方面,又有新的突破。展望未来,我们还要建设“更加泛在、更加融合、更加智能”的PNT(定位、导航、授时)体系。

“三十载,矢志寰球愿,牧群星。”

北斗系统工程自立项以来,已经走过波澜壮阔的30年。这次“备份收官之星”的发射,为卫星创新院和北斗三号的故事,画上了一个圆满的句号,也为北斗续写新的辉煌篇章,掀开了完美的扉页。

据林宝军介绍,与前期MEO组网卫星相比,这次发射的两颗卫星升级了星载原子钟配置,搭载了新型星间链路终端,入网工作后,将进一步提升北斗三号全球卫星导航系统可靠性及定位导航授时、全球短报文通信等服务性能,在支撑北斗系统稳定运行和北斗规模应用的同时,将为下一代北斗导航卫星技术升级进行相关试验。

林宝军与北斗三号的渊源已久,从2009年9月18日担任北斗三号卫星系统总设计师到今天,林宝军已带领团队走过了整整15个春秋。15年前,林宝军时任载人航天工程应用系统副总设计师,参与了从“神舟一号”到“神舟十三号”的全部论证工作。2009年,林宝军服从国家安排,来到已运行了一段时间、但技术突破存在壁垒和难题的北斗导航卫星系统内。

“没有北斗的中国,就像一个‘盲人’。飞机飞不了,汽车开不了,深海气田、深海原油开发不了,战争时分不清友军和敌军,执行任务时找不到坐标……”林宝军时常这样评价北斗对于我国的重要性。

北斗与神舟不同,神舟飞船的比对对象是历史上美国、俄罗斯发射的载人飞船,而北斗则要在国际舞台上和美国的GPS、俄罗斯的格洛纳、欧盟的伽利略这些同期运行的导航系统同台竞争,接受用户和历史的检验。

自主研发一项新技术,中国人的传统思路是先调研各国水平,然后找差距,再定位关键技术、攻克关键技术,最后缩小差距。

但林宝军认为,总是跟在别人后面跑,很难实现超越,何不从另一个角度创新一套独家新技术?

林宝军首先做的,是为卫星“瘦身”。他将原来结构、热控等十几个分系统合并成电子学、姿轨控、结构热、有效载荷四大功能链,简化了系统结构,同时提升了整体的可靠性。“比如原来每个分系统都需要计算机,一个卫星上甚至要24台计算机,现在1台计算机就可以完成计算的功能了。”

然而,航天领域有一个不成文的规矩——新技术使用不能超过30%,否则存在很大的风险。那段时间里,林宝军经常听到的声音就是:“欧美都没试过,我们可以吗?”“咱们已经跑得够快了,能不能稍微稳当点?”

但林宝军坚定地认为自己的想法是对的。2013年7月,林宝军花了整整一周时间,从早上9点到晚上12点,累了就喝瓶功能饮料,一家家单位跑,一个个设计师沟通,终于让所有人都接纳了他的新观念。在林宝军的带领下,北斗三号试验星的新技术超过70%,还能保证运行良好。

新一代北斗导航卫星中还有很多类似的“独创”。比如,它拥有世界上第一台双频氢原子钟,时频精度达到全球最高;它配备了Ka频段相控阵通信技术,能在7万千米距离内实现厘米级的测量技术,大幅提高卫星轨道测定精度……

取得这些成就,在林宝军看来,离不开一颗“挑战权威、敢于创新”的心。

“追求普惠华夏愿,卓越湛卢献和平。”

每当人们赞叹于林宝军所做的贡献时,他总是会“纠正”一下,这是他所带领的整个团队的功劳,要为他们点赞。“当时团队一共81个人,平均年龄才31岁,用3年零3个月的时间完成了GPS2到GPS3花了20年的跨越之路。”

在卫星研究院,林宝军一直坚持给予青年创新团队充分的自由。他把30公分厚的“航天规范”等文件,缩减成了一本小册子,尽量为年轻人在各方面“减负”,鼓励创新。卫星研究院的一大特点是,很多年轻人工作3到5年就能当上主任设计师,最年轻的主任设计师才28岁。这在很多科研院所是不敢想象的。卫星研究院正高级工程师李绍前,就是林宝军的“得意门生”之一,这位85后的年轻人,如今早已独当一面,成为北斗三号卫星系统的总体主任设计师。

和对技术瑕疵的零容忍相比,林宝军对团队、对人才却是可以容错的,整个卫星研究院也是如此。林宝军的管理哲学是,要敢于给年轻人压担子,也要让他们看到未来的希望。“中国人喜欢讲不足,实际上严格要求不等于不能表扬,好孩子其实是夸出来的。”

林宝军说,谁都有缺点,好的管理就是要把优点发挥出来。制度不在多,关键在于有效性。洋洋洒洒上百页、数千条,不如利利索索三五条。在卫星创新院,几乎每一个工种的管理制度,都不能超过10条。管理制度做减法,还有另一层更深的用意,就是极可能激发创新活力的释放。新一代北斗首发星成功发射后,团队里的很多年轻人骄傲地说“毕业后唯一的作品终于和大家见面了”。

正是因为有了人才制度的创新,才能带来科研工作的创新。在2018年,林宝军带领团队甚至实现了1年研制发射8颗组网星的战绩,而美国GPS最多一年也才能发射6颗,为北斗提前实现全球组网做出了重要贡献。刚到卫星创新院时,林宝军的任务是实现北斗“争二保三”,但如今他可以笃定地说,中国的北斗在定位精度等几个主要指标上,实测结果已优于美国的GPS系统。

林宝军常用九个字来总结北斗研发成功的经验——“有担当,真创新,谋跨越。”他解释说:“什么叫‘有担当’?如果总是胆小怕出事,就不会有今天的北斗。‘真创新’,就是一定要做从0到1的颠覆性创新,才能真正解决国家的重大需求。‘谋跨越’,就是我们要建立自信,要有超越欧美、引领全世界共同发展、建立人类命运共同体的勇气。

林宝军是一个爱写诗的人,2020年7月31日,我国向全世界宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通,在参加完仪式的回家路上,林宝军高兴之余即兴写了一首诗,其中有这样两句:“追求普惠华夏愿,卓越湛卢献和平。”湛卢,是中国古代十大名剑之一。为什么用湛卢剑来形容北斗呢?因为湛卢是古代铸剑大师欧冶子锻造的,它虽然无坚不摧,但它又是仁者之剑。我们开发北斗,是为了造福全人类,而不是为了称霸世界。林宝军以此表达普惠世界的“华夏愿”。林宝军说,星途遥遥,永葆创新激情的科技工作者都是最美的。

第五十九颗、六十颗北斗导航卫星成功发射。

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第五十九颗、六十颗北斗导航卫星在轨运行图。

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中国科学院微小卫星创新研究院卫星发射试验队。(图片均由中国科学院微小卫星创新研究院提供)

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