李紹前：在星辰軌道上寫下中國坐標

李紹前很自豪，是他們這群初出茅廬的年輕人完成了這項很多人都認為不可能完成的任務(wù)。他一直認為，弘揚龍泉青瓷之美，不能孤芳自賞，要讓年輕的消費者與青瓷“產(chǎn)生連接”。

自古以來，中國人就利用北斗七星明方向、辨方位。而今，一顆顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星在天際組網(wǎng)形成全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為人類提供著一流的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)。作為中國自主創(chuàng)新的結(jié)晶，北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展彰顯著一批中國航天青年向著星辰大海進發(fā)的不屈志氣。

1988年出生的山東小伙兒李紹前，碩士畢業(yè)后加入中國科學(xué)院北斗團隊，28歲成為北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)最年輕的主任設(shè)計師，如今已擔(dān)任中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院導(dǎo)航衛(wèi)星總體研究所常務(wù)副所長。他主持北斗地面試驗驗證系統(tǒng)空間段研制建設(shè)，創(chuàng)新驗證北斗星間鏈路等多項關(guān)鍵核心技術(shù)，完成北斗導(dǎo)航服務(wù)從亞太走向全球的關(guān)鍵技術(shù)驗證。他參與完成14顆北斗三號衛(wèi)星研制和發(fā)射，參與發(fā)明國際領(lǐng)先的全自主可控導(dǎo)航衛(wèi)星專用平臺，刷新了導(dǎo)航衛(wèi)星組網(wǎng)世界紀錄。

屬于年輕人的機會

2004年，航天英雄楊利偉的一場演講，讓還在讀高二的李紹前深受鼓舞。2006年高考，他毅然選擇報考哈爾濱工業(yè)大學(xué)。碩士即將畢業(yè)時，當?shù)弥虾Ｎ⑿⌒l(wèi)星工程中心在研制北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，李紹前踴躍報名。入職后，他一頭扎進了衛(wèi)星設(shè)計工作中。

作為大規(guī)模、高服務(wù)性能的巨型復(fù)雜航天系統(tǒng)，中國北斗系統(tǒng)的建設(shè)歷經(jīng)26年的艱辛探索，才逐步實現(xiàn)從區(qū)域到全球的服務(wù)能力。李紹前介紹，“由于北斗三號的技術(shù)跨越很大，考慮到中國科學(xué)院在技術(shù)創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究方向上的優(yōu)勢，從2009年起，我們單位也參與到北斗三號的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)以及北斗三號的試驗星、組網(wǎng)星的研制過程中來。”

“應(yīng)該說我們是加入北斗項目的一支全新的團隊，其中只有大概1/3的人此前做過航天。我們在2015年做過統(tǒng)計，當時整個團隊的平均年齡只有31歲，團隊中的大部分人都是像我一樣的年輕人。”李紹前說。

李紹前接到的第一項工作任務(wù)，被他稱為“給北斗找Bug”，其實是把天上的衛(wèi)星搬到地面，建立一個1∶1的仿真驗證系統(tǒng)。北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)由分布在3類不同軌道的30顆衛(wèi)星組成，每顆衛(wèi)星有近百臺設(shè)備、數(shù)百個軟件，所有的細節(jié)都要等效建模，所有的關(guān)鍵技術(shù)也都要在地面完成驗證。

“航天發(fā)射是不允許失敗的，因為衛(wèi)星一旦發(fā)射上天，出了問題沒有辦法進行維修。因此衛(wèi)星在設(shè)計建造完成之后，一定要保證它能夠百分之百一次成功。”李紹前說。

最初，對剛邁出大學(xué)校門、學(xué)機械電子專業(yè)的李紹前來說，“導(dǎo)航時頻系統(tǒng)”“厘米級星間測距”等專業(yè)術(shù)語很陌生。但他從不氣餒，“不懂，就去問同學(xué)、同事，問比我們資深的工程師，憑著一腔熱血、一股志氣迎難而上”。

面對無國外文獻可參照、無國內(nèi)經(jīng)驗可參考、無成熟系統(tǒng)可借鑒的難題，李紹前帶領(lǐng)團隊埋頭苦干，研制幾十臺設(shè)備，編寫十幾萬行代碼，突破了10余項關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了地面只用一天時間就可完成星座60天全要素仿真運行，大大加快了系統(tǒng)的演進迭代速度。

歷時5年，團隊終于研發(fā)出地面試驗驗證系統(tǒng)、空間段驗證分系統(tǒng)，成功模擬了整個北斗系統(tǒng)的等效運行，也填補了我國復(fù)雜巨型航天系統(tǒng)地面試驗的技術(shù)空白。李紹前很自豪，是他們這群初出茅廬的年輕人完成了這項很多人都認為不可能完成的任務(wù)。

不走別人走過的路

2015年3月30日，中國科學(xué)院抓總研制的第一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，也是首顆新一代北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星成功發(fā)射。時隔多年，李紹前仍清晰記得那天的激動心情，以及當時北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計師林寶軍淚流滿面的模樣。

“我們單位從來沒有做過這種難度的高軌道衛(wèi)星，大家心里面‘壓力山大’。”這顆試驗星的新技術(shù)超過70%，為整體優(yōu)化衛(wèi)星的性能、增加可靠性，李紹前和團隊改變了衛(wèi)星建設(shè)傳統(tǒng)的分系統(tǒng)模式，創(chuàng)新使用了“功能鏈”設(shè)計理念和發(fā)射方式。

以往像北斗這樣的“大塊頭”衛(wèi)星，研制要3-5年時間，發(fā)射周期至少需要60天。然而按照北斗系統(tǒng)建成計劃節(jié)點倒排，研制和發(fā)射周期都必須大幅壓減，“用技術(shù)搶時間”成為擺在團隊面前的難題。

2018年，林寶軍總師提出，“發(fā)射場測試60天，能不能壓縮到40天以內(nèi)？”接到任務(wù)后的李紹前幾乎不眠不休，反復(fù)琢磨、論證，創(chuàng)新提出設(shè)計思路，歷時一周畫出流程圖。他將北斗的一箭雙星交叉并行，最后整個流程定格在33天。

僅在9個月內(nèi)，中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院的北斗團隊就成功發(fā)射了8顆衛(wèi)星——這樣的歷史紀錄也讓團隊一戰(zhàn)成名。基于專用導(dǎo)航衛(wèi)星平臺的創(chuàng)新，李紹前榮獲2020年度上海市技術(shù)發(fā)明獎一等獎。

李紹前說，自己和團隊敢想敢干，關(guān)鍵得益于榜樣的激勵，“航天跟其他的行業(yè)不太一樣，它應(yīng)用新技術(shù)的風(fēng)險特別大，但林寶軍總師始終要求我們堅持創(chuàng)新，不走別人走過的路”。

如何規(guī)避創(chuàng)新帶來的極大風(fēng)險？關(guān)于人們慣常了解的木桶原理和短板效應(yīng)，林寶軍自創(chuàng)的“長板理論”讓李紹前銘記在心。“解決同一個問題，我們都會準備兩種技術(shù)方案，用創(chuàng)新的方案做主份，用傳統(tǒng)的方案做備份。我們力求用長板把短板補齊，即便長板不能發(fā)揮作用，我們還能用短板作為支撐。”李紹前說。

前行永無止境

距離2020年北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通已過去近5年，北斗團隊近來在忙什么？

李紹前說，按照規(guī)劃，我國將在2035年前建成更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導(dǎo)航授時體系。他們正在進行新一輪的技術(shù)探索和驗證工作，比如對未來能提供更高精度時間信號的原子鐘、新型星間鏈路等技術(shù)進行全新的在軌驗證，“最近測試下來的指標都特別好”。

北斗體系的未來值得期待。“它不僅僅給距離地表1000公里的用戶提供服務(wù)，還要將服務(wù)范圍擴展到室內(nèi)、水下、隧道里，甚至擴展到地月空間、火星上。”李紹前說。

在忙碌的工作之余，李紹前還和單位的其他青年黨員組成了“弘揚新時代北斗精神”報告團，目前已在校園、科研院所先后舉辦20余場青年宣講會。

李紹前記得，有一名高中生在聽完講座后對原子鐘的問題非常感興趣，并和他們進行了詳細的溝通。“后來他告訴我們，他的高考志愿就報了北京大學(xué)物理系，現(xiàn)在正在學(xué)習(xí)和研究這方面的內(nèi)容。”

李紹前感慨，當年自己就是因為楊利偉的一場講座與航天結(jié)緣，如今很榮幸又能以這種方式影響更多年輕人。他愿繼續(xù)貢獻自己的力量，激勵更多中國青年投身國家的科技建設(shè)和長遠發(fā)展。

北斗是一場堅持創(chuàng)新的遠征。李紹前相信，前行永無止境。