低調背后的中國自豪

于麗娜

“全球衛星導航技術其實就是航天技術與原子鐘技術的聯姻，衛星導航定位精確度主要取決于衛星上的原子鐘精度。某種意義上講，當今高技術下的局部戰爭，更多地依靠原子鐘，而不是原子彈。”

2010年初，中國第三顆北斗導航衛星進入預定軌道，隨后，美國太空評論網刊發了航天專家泰勒·迪納曼題為《中國的壓力推進美國GPS系統升級》的文章，文章提到，中國北斗的快速發展已經嚴重威脅了美國GPS的霸主地位。

北斗——一個稍顯神秘的概念進入大眾的視野，在30年默默無聞的研發中，北斗衛星導航定位系統儼然迎來了自己的春天。

傾力北川

2008年5月12日，四川汶川發生8.0級特大地震。房屋倒塌，人員死傷嚴重，基礎設施損壞、交通中斷、給水中斷、通信中斷。在時間就是生命，災情就是命令的危急時刻，如何第一時間了解災區情況等諸多問題撲面而來。

5月13日，一支沒有裝備任何大型救援設備的神秘部隊，正沿著馬爾康，黑水，理縣的317國道，一路急進汶川，而正是這支隊伍讓舉國上下焦急的心看到了希望。

事后，我們才從中國衛星導航應用管理中心獲知詳情，地震發生后，該中心為救援部隊緊急配備了1000多臺“北斗一號”終端機，實現了各點位之間，點位與指揮部之間的直線聯絡。

在災區通信沒有完全修復，信息傳送不暢的情況下，各救援部隊利用“北斗一號”及時準確地將各種信息發回。

前面我們疑惑的那支神秘部隊便是攜帶了“北斗一號”終端機，第一個進入汶川重災區的“北斗英雄”小分隊。

5月14日起，緊急組建的總參抗震救災北斗導航應急小分隊急赴成都，深入北川，綿竹等重災區，小分隊和救援部隊攜帶的“北斗一號”終端機傳回地震災區的最新災情和救援情況，為指揮部決策、指揮提供了大量信息。救援部隊利用北斗用戶機成功實現各救災點的情況互通和報告。

“北斗一號”終端機在抗震救災中起到了關鍵性作用。北斗終端隨救災部隊進入震中地區，并不斷從前線發回各類災情報告，為指揮部指揮抗震救災提供了重要的信息支援。

2008年12月，在美國帕薩迪納舉行的全球衛星導航國際委員會(ICO)年會上，中國代表介紹了北斗導航在抗震救災中成功應用的情況，受到了與會代表、專家的贊賞和關注。

北斗系統承受住了考驗。不僅在關鍵時刻救助了災區同胞，也向世人證明了中國自主的衛星定位系統完全可以媲美國際先進水平。

緣起北斗

在北川發揮了巨大作用的北斗系統始終低調而神秘。

其實早在1983年，中國已放著名“兩彈一星”科學家陳芳允院士便提出利用地球同步衛星建立中國自主的衛星導航定位系統的設想。

當時，整個世界擁有或是在建的衛星導航定位系統只有美國后來的“GPS系統”，幾乎呈現一騎絕塵的態勢，而衛星導航系統是一個大國重要的戰略設施，衛星導航對維護國家安全、推動經濟社會和國防建設具有重要的意義。

“雙星定位系統，完全能做成，在科學上是靠得住、行得通的。”原北斗衛星導航定位系統總設計師陳芳允院士給中國的衛星導航定位系統發展，指明了道路。

2010年1月17日0時12分，中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭，成功將第三顆北斗導航衛星送入預定軌道，這標志著北斗衛星導航系統工程建設又邁出重要一步，也標志著中國衛星導航系統的發展進入快車道。

中國正在實施北斗衛星導航系統(COMPASS)建設工作，規劃相繼發射5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星，建成覆蓋全球的北斗衛星導航系統。

此前，已成功發射了兩顆北斗導航衛星，這一顆衛星為靜止軌道衛星。按照建設規劃，2012年左右，北斗衛星導航系統將首先提供覆蓋亞太地區的導航、授時和短報文通信等功能服務，該服務將延伸至系統覆蓋范圍內的其他國家。2020年前，建成覆蓋全球的北斗衛星導航定位系統。

北斗衛星導航系統集衛星導航定位、報文通信、高精度授時三大功能與一體，不僅能解決“我在哪”的定位問題和“你在哪”的感知問題，還能高效快捷地實現“我”和“你”之間的信息傳遞。這是北斗導航系統的特有功能，是實踐中用得最多最好，最受歡迎的創新優勢。

剛剛榮獲2009年度國家最高科學技術獎的中國科學院院士、北斗衛星導航系統工程總設計師孫家棟表示：北斗衛星導航系統應用，只有想不到沒有做不到的。

其實早在2001年12月，建成北斗衛星導航試驗系統后，中國就已經成為繼美國、俄羅斯之后世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。自2003年，系統正式開通并提供服務到現在，7年多來，北斗系統在已成功應用于測繪、電信、水利、漁業、交通運輸、森林防火、減災救災和國家安全等諸多領域。

一波三折

作為北斗衛星導航系統的主要功能之一，高精度授時也歷經了近30年的發展。

中國衛星導航定位應用管理中心柳其許總工程師認為：“全球衛星導航技術其實是航天技術與原子鐘技術的聯姻，表達了時間和空間的統一，衛星導航定位精確度主要取決于原子鐘精度。某種意義講，未來高技術條件下的局部戰爭。更多的依靠原子鐘，而不是原子彈。”

原子鐘是時間頻率技術的核心裝備，人類精確使用和掌握時間正是利用原子鐘。原子鐘利用圍繞在原予核周圍不同電子層的能量差，釋放出的能量產生共振頻率，以共振頻率為節拍器來測定時間。“研究中國自己的原子鐘，建設自主的時間頻率體系”，面對困難，國人堅定的發出自己的聲音。

遙想當初，衛星導航定位系統在中國是一窮二白，要迅速發展起來談何容易，更何況原子鐘。當時國家正處于國防事業建設熱潮中，領導人意識到要確保國家真正的安全就要有自己的原子鐘。

作為最早研究原子鐘的科學家之一，原北大常務副校長王義道教授回憶說：“1969年，周恩來總理專門召集搞原子鐘的人在一起吃飯，后來還開過一次專門的原子鐘會議，這些都充分說明了國家的重視。”

在收到國家自主研發原子鐘的指示后，全國幾家研究單位同時啟動了研究。王義道教授說：“北大在接到這個任務后，與當時的國防科委一起合作研究出了國家第一臺銫束原子鐘。”正是由于國家的重視。原子鐘的研發成了重點，在短短的十年時間里，中國已經研制成功了包括：銫束、銣氣室和氫原子鐘等三種類型，在原子鐘研發領域，中國已經取得了不錯的成績。

“上世紀80年代，我們和美國在這個領域幾乎處于同一水平”王義道教授如是說。原子鐘研究的項目均是耗資不菲且需要連續性，要不斷更新原子鐘的核心元素才能獲得更為精確的時間頻率，達到誤差最

小。而隨著國際形勢的緩和，國家重點轉向經濟建設，原子鐘的研究開始淡出領導人的視線。

從逐漸淡出到完全停滯，一晃就是20年。而自從停止了原子鐘的研究，中國的高精度授時設備，幾乎依靠進口，接收的信號也全是單一的GPS時間。如果雙邊或是多邊關系惡化，美國完全可以“用軟刀子殺人”——只要在中國上空屏蔽GPS信號，包括時間頻率系統在內的中國信息系統就會大面積癱瘓。由于時間誤差是積累的，數字信息高速傳輸系統，通訊系統等會因時間系統癱瘓而報廢。

王義道教授回憶起原子鐘研究的停止充滿惋惜：“實際上70年代還是有大量經費支持。后來就很少了，再后來就基本上沒了，所以我們只能做一些基礎研究。但是我感覺到原子鐘這個東西既然是一個非常重要的東西，從國家的軍事力量來看，又是一個核心。如果我們沒有的話，國家就很難完全的獨立自主，所以我們還在北大保留了一支隊伍，這支隊伍非常困難，在基本上沒有經費的情況下，我們把它維持下來了。”

時間到了世紀之交，王義道教授帶領著艱難維持下來的研究隊伍，積極地聯合其他科學家向相關領導寫信匯報，希望恢復對原子鐘及國家時頻系統的研究；另外，不忘延續著僅存的研究成果進行著基礎的項目攻關，以期保存基本的實力和人才隊伍。

2000年以來，美國自海灣戰爭后的一系列軍事行動讓世界震驚。讓世界沉思，促使全世界都深刻意識到非接觸性打擊的信息化戰爭中原子鐘的授時作用更加重要，在國家相關機構組織下，新一輪原子鐘研制和國家時間頻率系統的建設重新啟動。

經過幾年的研究，取得了很多成果，王義道教授說：“在這么短的時間內能獲得突破，多虧了當時保存下來的那批科研力量。”

“中國時間頻率系統建設和原子鐘研發工作已進入歷史上最好時期。”中國衛星導航定位應用管理中心趙康寧副主任介紹，“但是，對建設一個自主完善的國家時間頻率體系來說，這還只是開了一個好頭。”

由于國外原子鐘研究，生產已沒有間斷地歷經了半個世紀，而中國原子鐘事業自身時間短，且時斷時續，目前的研究團隊參差不齊，中青年專家太少，加上科技與工業基礎條件尚不足，原子鐘的研制和國家時頻系統的建立，距離國際先進水平特別是美國還有相當的差距。

北斗衛星導航系統從20多年前大膽的“雙星定位”設想，到如今自主研發成功，再到如火如荼地推廣應用，其中蘊含了北斗人的汗水和堅毅。

“我們寄希望于國家能夠建立原子鐘和國家時頻體系研究專項。我相信，到2020年我們的原子鐘水平能夠走到世界的最前列。”王義道教授壯心不已。