“北斗”的自主創新之路

□ 石豪

6月23日，我國在西昌衛星發射中心成功將北斗三號最后一顆組網衛星送入預定軌道，這標志著北斗三號系統的全面建成，也標志著中國導航衛星系統的“三步走”戰略圓滿完成。

從1983年“兩彈一星”元勛陳芳允院士提出雙星定位通信系統方案至今，中國北斗已從有源無高程定位發展到了有源無源結合的高時空精度定位，從雙星區域覆蓋升級到復合型星座全球覆蓋，在導航衛星領域走出了令世界矚目的“中國道路”。

不過，北斗系統的發展也并非一帆風順。早在上世紀90年代，出于擺脫對美國GPS系統依賴等考慮，歐洲發達國家開始提出自己的導航星座方案，并最終發展了伽利略系統。這對于同樣致力于獲得全球導航定位能力的中國是一個利好，我國也曾經投入重金，于2003年加入了伽利略項目。

但是，標榜民用的伽利略系統同樣無法擺脫西方政治的影響。在參與伽利略項目受阻后，中國加速了北斗系統的建設，成功研發了曾經受制于人的星載原子鐘。我國在2000年申請的頻率，終于在2007年4月17日開始使用——離截止時間只有幾個小時，北斗系統從此駛入快車道。

在北斗系統的發展歷程中，自主創新一直是一條鮮明的主線。北斗三號創造性地采用了復合星座方案，以中圓地球軌道衛星作為全球服務主力，以地球靜止軌道和傾斜地球同步軌道衛星重點覆蓋亞太地區。這樣的設計結合了傳統導航星座和區域導航增強星座的優勢，既能保證全球高精度覆蓋，又能進一步提升亞太重點地區的星座可用性和穩定性，在全球導航系統中獨樹一幟。

在技術層面，北斗三號同樣實現了飛躍。對于中圓地球軌道衛星平臺，研發團隊沒有保守畏難，在追趕世界領先水平的征程中敢于亮劍，拿出了桁架結構的全新導航衛星專用平臺。這種先進承力結構的衛星平臺承重比更高、拓展性更強，與上面級配合能夠實現“一箭雙星”甚至“一箭多星”的直接入軌，設計壽命提高到10年，綜合性能優異。

北斗二號搭載了中國自研的第一代原子鐘，而在北斗三號上，我們已經能夠同時為衛星配備更強大的銣原子鐘和氫原子鐘。其中，新一代銣鐘體積更小、質量更輕，綜合水平已經達到國際領先；而原理上更穩定、更準確的氫鐘也實現了重大突破。在兩種原子鐘的加持下，北斗三號的可靠度更上一層樓。

基于星座自主運行和境外測控考慮，北斗三號衛星搭載了Ka波段星間鏈路設備，實現了星間雙向精密測距與通信。相比于GPS的VHF波段鏈路和GLONASS的S波段鏈路，北斗三號技術更先進，傳輸速率更快，同時對波束的指向性要求也更高。Ka波段星間鏈路技術的突破，更為未來通信、導航、遙感一體化技術奠定了基礎。

大踏步創新，也傳承經典。北斗三號與北斗一號、北斗二號一樣，同樣擁有短報文通信功能。在抗震救災中，北斗的短報文服務發揮了“生命鏈接”的作用。隨著全球組網的完成，北斗的“生命鏈接”將覆蓋全球，在災難救援、應急通訊等領域發揮重要作用。

縱觀中國北斗的發展歷程，我們不難發現，堅持自主創新是北斗成功的關鍵，也是中國航天發展的關鍵。在北斗建設取得勝利之時，我們更要“煉內功”，堅決提高自身的科技實力，繼續向世界領先水平不斷努力。這樣，我們才能把命運牢牢掌握在自己手中，實現建設航天強國的偉大夢想。