譜寫北斗傳奇的功臣

※文/浙江·惠之

2020年7月31日，習近平總書記向世界鄭重宣布，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統正式開通。這一刻，北斗全球服務信號在無形時空傳播開來。寰宇蒼穹、星羅棋布，全球真正有了“中國北斗”導引陪伴。中國北斗，在21世紀、在全球融為一體、世界互聯互通歷史發(fā)展進程中，又一次為世界貢獻了中國智慧。林寶軍，作為北斗三號衛(wèi)星系統總設計師，其功勛卓著，萬眾敬仰。

一個農村娃的選擇：掙錢還是為國效力

現年61歲的林寶軍是中科院（上海）微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副院長，新一代北斗導航衛(wèi)星總設計師。曾任載人航天工程應用系統副總設計師，參與從“神舟一號”到“神舟十三號”的全部論證工作。創(chuàng)新研究院是個“學霸云集”的高等科研院所，林寶軍在這里是“學神”級人物。他本科學的是內燃機專業(yè)，碩士是計算機專業(yè)，博士是軟件控制專業(yè)，博士后是高能天體物理專業(yè)……

林寶軍出生在吉林長嶺農村，從小就被認為是村里的“神童”。16歲那年，林寶軍進入吉林工業(yè)大學，他當時選擇了內燃機專業(yè)，因為“表哥就是修車的”。大學畢業(yè)，林寶軍到一家柴油機廠當了汽車發(fā)動機工程師。過了一段時間，林寶軍“感覺不好”，總不能一輩子就干這個。他又繼續(xù)考取不同專業(yè)的碩士、博士。1993年，碩士、博士都是“稀缺人才”，更別說博士后了。博士后出站，他被分配到中科院空間中心工作。這里，就是研發(fā)神舟飛船載荷的“根據地”。

這個時候，沿海地區(qū)正進行一場大刀闊斧的改革，林寶軍很多同學都去南方創(chuàng)業(yè)了，“我只記得，他們一個月掙的錢，我掙一輩子都趕不上?！碑斈晟裰埏w船研制，除了對科學學術層面有較高要求外，還對工程層面有極大需求，這就使得科研工作人員與工程技術人員之間產生一定“沖突”。當時環(huán)境是，科研機構重學術、重探索、重討論，但“造飛船”又有明確時間節(jié)點，國家經費不多，工程部門又著急完工。這種情況加上院所外風生水起的改革開放形勢，導致神舟載荷研制人員像“走馬燈”，換了一撥又一撥。

林寶軍也曾有過“ 心動”，可他沒行動。一些南方回來的同學找到他，邀請他一起南下創(chuàng)業(yè)，鼓動說：“寶軍，憑你的腦袋肯定比我們強，當個大老板立竿見影！”林寶軍設想一下有錢后的生活，沉吟著說：“我要那么多錢也沒特別重要的事情，我最喜歡的還是造飛船。人總要做點對民族、對國家有意義的事?！迸笥褤u頭嘆息，稱他“一根筋”。1999年神舟一號飛船發(fā)射時，林寶軍成為不多幾個從始至終都在崗位的年輕人之一，“當時單位真沒什么留人的辦法，就是我自己堅持，那些跟我一樣意志堅定的人也都留下來了?！绷謱氒娚罡校嘿嶅X是個人小事，而10多億人的泱泱大國，沒有與大國地位相對應的航天技術，是不行的。2000年，我國成功發(fā)射了兩顆北斗導航試驗衛(wèi)星。雙星組成北斗導航衛(wèi)星試驗系統，讓我國成為世界上繼美國、俄羅斯后，第三個具有自主衛(wèi)星導航系統的國家。而這兩顆衛(wèi)星奠定了我國衛(wèi)星導航系統由區(qū)域向全球逐步發(fā)展的建設模式。這讓年輕的林寶軍看到祖國航天事業(yè)發(fā)展的希望。

2009年，林寶軍“奉命”從北京來到上海，出任微小衛(wèi)星工程中心研究所副主任、創(chuàng)新研究院副院長，研究員，擔當新一代北斗導航衛(wèi)星研發(fā)團隊“總舵手”重任。此前，他已擁有豐富的衛(wèi)星空間應用總體工作經驗，但做一顆重量不到1噸、導航定位要求卻樣樣精到、高軌道高可靠長壽命的小衛(wèi)星，他也是頭一遭。北斗與神舟不同，神舟飛船的比對對象是歷史上美國、俄羅斯發(fā)射的載人飛船，而北斗，則要在國際舞臺上和美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略這些同期運行的導航系統同臺競爭，接受用戶和歷史檢驗。而且北斗系統與人民生活相關度更高，廣受老百姓關注。林寶軍覺得，沒有北斗的中國，就像一個“盲人”。

做自主創(chuàng)新的“全球最新”

剛到微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院時，林寶軍的任務是實現北斗“拿二保三”。如今，他可以篤定地說，中國北斗在定位精度等幾個主要指標上，實測結果已優(yōu)于美國GPS系統。自主研發(fā)一項新技術，中國人的傳統思路是先調研各國水平，然后找差距，再定位關鍵技術、攻克關鍵技術，最后縮小差距。但林寶軍認為，“總是跟在別人后面跑，很難實現超越，何不從另一個角度創(chuàng)新一套獨家新技術？”相比對國外技術窮追猛趕，林寶軍更青睞彎道超車，“不見得一定要走別人走過的路?！彼f，一般攻關一項航天技術要花10年左右時間，攻關成功后研制出衛(wèi)星又可能用10年左右，“這等于你用人家現在的末期技術，到你衛(wèi)星做出來，就是人家20年前的老技術了，東西肯定不靈光?！绷謱氒姳粯I(yè)內稱作“技術狂”，他敢于打破常規(guī)，常常不按套路出牌，他率領團隊日夜攻關，用了3年零3個月完成北斗三號首發(fā)星研制，這個進度相當于美國導航衛(wèi)星二十年的技術跨越。美國頂尖專家豎起大拇指：“林，了不起！”

航天領域有條不成文規(guī)定，一般衛(wèi)星上采用新技術的比例不會超過30%，但北斗三號衛(wèi)星上采用了大量新技術、新產品，達到80%以上。林寶軍說：“我們不是為了創(chuàng)新而創(chuàng)新，每一次技術突破，都是著眼于解決實際問題?！笔紫仁窃O計理念創(chuàng)新，獨創(chuàng)功能鏈概念，在系統層將同類功能聚合，去除不同設備中重復功能。就拿北斗三號第三、四顆組網衛(wèi)星來說，原先的2噸重量被大幅度“瘦身”為不到900千克；原本十幾個分系統需要20多臺計算機控制，現在被整合優(yōu)化為1臺計算機，大大簡化系統結構。其次是攻關研制全新“中國科學院導航衛(wèi)星專用平臺”。這個平臺姿軌控精度比指標要求還提高一個量級，具有優(yōu)異減振動減沖擊能力，采用國產龍芯中央處理器，即使在惡劣空間環(huán)境下也能保證衛(wèi)星正常工作。龍芯中央處理器作為一個新元器件，如果要通過工業(yè)部門進行實際應用至少需要5到10年，研制團隊大膽將其用于北斗三號衛(wèi)星，取得非常好的效果。

林寶軍解決了一系列核心技術難題，使得北斗系統時頻精度更優(yōu)、信號質量更好、用戶體驗更佳。研制團隊首創(chuàng)導航星座星間鏈路技術，實現“一星通，星星通”，從而解決了制約北斗全球組網瓶頸問題。擁有世界上第一臺雙頻氫原子鐘，時頻精度達到全球最高，衛(wèi)星觀測效率提高10到30倍，測控覆蓋率從30%提高到100%，對長達7萬公里的衛(wèi)星距離測量精度達到1厘米。這也解決了導航系統過于依賴地面站問題，即使地面站不足情況下，也能保證導航精度。團隊成員無不贊嘆，這些成就的取得，離不開林總嘔心瀝血，更是體現了他敢于挑戰(zhàn)世界權威的決心！

很多場合，林寶軍總結過不少創(chuàng)新要素，其中最為外界津津樂道的是全新的“功能鏈”設計理念。結構、熱控、姿控、星務、測控、通信、能源……十幾個分系統來“拼圖”，這是衛(wèi)星設計常用理念。好處是各司其職，便于管理，哪里出了問題就找哪個分系統負責到底。但是，這么多分系統，這么多溝通環(huán)節(jié)，更重要的是這么多設備器件重復，造成資源和時間大量浪費。于是，新一代北斗下決心另辟蹊徑，按學科“合并同類項”，串起有效載荷、結構熱、電子學和姿軌控等4條“功能鏈”?！芭e個例子，以前星上二十幾臺計算機的活，現在一二臺就能完成，不僅重量輕了，能耗和故障率也都會幾何級減少?！绷謱氒娬f，優(yōu)化創(chuàng)新帶來的是更高的衛(wèi)星可靠性。

林寶軍的“獨家記憶”里珍藏著更多“驚心動魄”的“創(chuàng)新時刻”。新一代北斗還有另一項“看家本領”——在軌賦能，就是要讓衛(wèi)星在天上“有錯能改”“自我修復”“刷新功能”。說起來容易做起來難，這美好的畫面包含著前所未有的觀念突破，比技術革新更叫人傷腦筋?！拔液芮宄赜浀?，在2015年7月的成都，我們試驗平臺上有了第一顆能做到在軌賦能的衛(wèi)星，然而到真正載荷那兒還沒有做到。我花了整整3天時間，從早上9點到晚上12點給人‘洗腦’，終于說服所有人一起來完成這次創(chuàng)新。現在大家都覺得，這創(chuàng)新太值了!”

負責研發(fā)新一代北斗導航衛(wèi)星的上海微小衛(wèi)星工程中心研發(fā)團隊80余人中，“80后”占到75%，“85后”更是占比60%以上，平均年齡只有31歲。至于這么“高大上”的工程，為什么要選擇這樣一批沒多少經驗的“小朋友”？“北斗總舵主”林寶軍有自己一套理論?！凹热恍乱淮倍芬延泻芏鄤?chuàng)新，就不怕再多來一個。大膽起用新人，也是一種創(chuàng)新，只要用心培養(yǎng)，新人接受理念更快！”林寶軍覺得，要敢于給年輕人壓擔子。有時候，沒有經驗束縛，往往會帶來更多驚喜。生于1989年的李紹前就是這些被起用的“毛頭小伙子”之一。2012年研究生畢業(yè)的他，來到微小衛(wèi)星工程中心工作就被分派到新一代北斗型號里。導航項目辦曾做過一個統計，由于項目任務緊、工作量大，團隊成員每天基本加班到10點多，一個月休息一天，如果以正常人每人每天工作8小時計，研發(fā)團隊每人每年工作量是400多天。

給青年創(chuàng)新團隊既壓擔子又給予充分自由，這是林寶軍的“秘訣”。他把30厘米厚的“航天規(guī)范”等文件，縮減成一本小冊子，盡量為年輕人“減負”，鼓勵創(chuàng)新。微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院一大特點是，很多年輕人工作3～5年就能當上主任設計師，最年輕的主任設計師僅28歲，這是在很多科研院所不能想象的?！斑@份工作最吸引人的地方，就是給了我們年輕人機會與信任?！?986年出生的王丹，短短6年時間成為了衛(wèi)星總體的副主任設計師，而以前要做到這個崗位，差不多要20年?！傲挚値煾矣诖蚱瞥Ｒ?guī)，給年輕人放膽放手，他是敢第一個吃螃蟹的‘北斗狂人’！”整個團隊對主帥林寶軍佩服得五體投地。

讓北斗衛(wèi)星系統造福人類

中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，是北斗衛(wèi)星團隊主力軍。從2011年起，北斗導航衛(wèi)星研制團隊在林寶軍帶領下，經歷超常規(guī)工作強度和工作壓力，攻克無數難題，先后完成12顆北斗導航衛(wèi)星研制和發(fā)射，為北斗導航系統2018年建成基本系統、提供全球服務；2020年完成完整系統建設、全球組網提供有力支撐，也為中國北斗衛(wèi)星導航系統建設提供全新解決方案。2017年5月，林寶軍獲得全國創(chuàng)新爭先獎。

令林寶軍印象最深的是其中的25個月——2017年11月5日到2019年12月16日?！霸谶@25個月中，北斗超高強度超高密度實施18次發(fā)射，部署30顆星，特別是完成覆蓋全球的24顆衛(wèi)星發(fā)射，并實現北斗三號系統的穩(wěn)定運行，北斗人創(chuàng)造了中國航天奇跡，向共和國成立70周年獻上一份厚禮?！?/p>

研究院每個人都知道總設計師林寶軍是個“拼命三郎”：回家成“出差”，去上班卻成了“回家”。他也打趣說，自己家在北京，經常三四個月甚至半年也沒機會回家一次，笑稱自己回家是“出差”?！半m然也想念家人，家人有時也難免有怨言，但正在研制中的北斗導航衛(wèi)星也是我的孩子，團隊成員也都是我的家人，實在走不開?！绷謱氒姾屯旅看握f起北斗都如數家珍：星間鏈路、氫原子鐘……都說每發(fā)射一次航天器，能集成30%的技術創(chuàng)新已屬難能可貴，而新一代北斗首發(fā)星上八成都是新技術。星基增強、精密定位、短報文通信、國際搜救服務，水平和高程定位精度實測均優(yōu)于5米……我們北斗授時導航系統真比起GPS、格洛納斯、伽利略一點都不差，并且已不知不覺通過各種終端為我們服務?！皠e人家的導航衛(wèi)星，只能讓你知道自己在哪兒；我們的北斗還可以讓你告訴你想要告訴的人自己在哪兒?！?/p>

“北斗這樣的長壽命衛(wèi)星，一兩年發(fā)一顆也算勤快了，我們這25個月超高強度和密度實施發(fā)射，最多一年連發(fā)8星——這個紀錄連GPS和伽利略都做不到，這樣高強度發(fā)射還要保證高質量，其間壓力可想而知，我們年輕的團隊扛下來了”，林寶軍自豪地說。北斗應用落地海外：國產北斗基礎產品已出口120余個國家和地區(qū)，基于北斗土地確權、精準農業(yè)、數字施工、智慧港口等，已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲等地得到成功應用?！氨倍废到y可以提供全天候、全天時、高精度定位、導航和授時服務，可精確服務于手機導航、現代農業(yè)、災害預警、搶險搜救、電網安全等生產生活各領域，和我們生活息息相關。2020年底我國北斗產值可望達到4000億元?！绷謱氒娡嘎?。

2020年6月23日，隨著北斗三號系統最后一顆組網衛(wèi)星發(fā)射升空，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統星座部署全面完成。林寶軍神采飛揚：“北斗完成全球衛(wèi)星導航系統星座部署，意味著北斗導航全球服務正式開始，也意味著我們可以擺脫對別人系統的依賴?！蹦壳?，我國導航系統在全球已經是一流的了。大數據時代，時間、位置信息尤為重要。說到這里林寶軍有些沾沾自喜，“比如疫情防控期間，你和哪些人接觸過、是否去過中高風險地區(qū)、是否接觸過新冠病患，都需要真實精準的大數據。”相對于公眾熟知的GPS、伽利略導航系統，北斗定位更精準、授時更準確?！熬軉吸c定位，是北斗特色高精度服務。我們的實測評估精度能達到20厘米/秒，甚至在20厘米以內。”

2020年7月31日，國家主席習近平在人民大會堂向全世界莊嚴宣布——北斗三號全球衛(wèi)星導航系統建成，正式為全球用戶提供全天候、全天時、高精度定位、導航和授時服務?！叭f里長征成功邁出第一步！作為北斗三號建設者代表，我備受鼓舞?！北倍啡栂到y衛(wèi)星總設計師林寶軍剛在人民大會堂參加完北斗三號全球衛(wèi)星導航系統建成暨開通儀式，第一時間接受媒體采訪。電話那頭的他，激動萬分：“從無到有，從區(qū)域到全球，北斗衛(wèi)星導航系統實現真正的跨越式發(fā)展。這是我國第一個復雜網絡、高性能、又離老百姓最近的航天系統工程，我們一定會管好用好已經在軌的北斗衛(wèi)星。中國北斗將以更強的功能、更優(yōu)的性能，服務全球，造福人類！”