我們這樣創造“北斗奇跡”

張利娟

1994年，一首《好漢歌》紅遍了中國大江南北，“天上的星星參北斗”婦孺皆知。為什么要“參北斗”？因為“找不到北”時，抬頭看北斗七星就可以了。然而，并不是每次抬頭都能如此幸運。

幸運的卻是，那一年北斗一號已經立項，我國衛星導航定位系統開啟了與世界衛星導航系統跟跑的征程。2012年底，歷經磨煉的北斗二號系統建成并向亞太地區提供服務，具備了與世界并跑的能力，北斗三號則直接實現了并肩超越。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。

在北京一個陽光明媚的午后，《中國報道》記者采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后的艱辛娓娓道來。

“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，我們為什么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于人。”

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，先后研究過“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。

“正是由于利用通信衛星進行定位，這就使我們的導航系統有了獨特的短報文功能。”楊長風回憶道。

據了解，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年的一天夜里，正在做試驗的研究小組第一次憑借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于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后，才有立項的資格。隨后，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。

終于，在1994年1月10日，國家批準北斗一號工程立項。

“立項之后，衛星團隊全面展開研制工作，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，終于在2000年底建成北斗一號系統，使我國成為繼美、俄之后第三個擁有自主衛星導航系統的國家。

“雙星定位系統建成后，北斗系統是與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、后全球”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，或在登記后的7年里沒有使用該頻率，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吁。2000年4月18日，國際電聯批準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。

“一顆衛星的研制周期一般是5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，“但是沒有什么可以阻擋北斗人前進的步伐。立項后，北斗人爭分奪秒，自定‘白加黑‘5+2的干法，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3次總檢查的時候，衛星應答機出現了異常，信號不穩定。

“這個應答機相當于我們的手機，是天上和地下進行聯系的傳輸工具。”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，衛星上去后，可能拿不到信號。最終決定還是徹底解決問題，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，第一個難點是要在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后我們要歸零，要把出現的問題找出來。整個過程要進行大量的試驗，但研制應答機的單位在上海，我們在西昌。當時歸零只給了3天時間，3天往返上海和西昌是不可能的。專家們研究后決定，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5個多小時趕到成都。整整3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。”