“北斗”的自主創(chuàng)新之路

□ 石豪

6月23日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將北斗三號最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，這標(biāo)志著北斗三號系統(tǒng)的全面建成，也標(biāo)志著中國導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的“三步走”戰(zhàn)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(tǒng)方案至今，中國北斗已從有源無高程定位發(fā)展到了有源無源結(jié)合的高時空精度定位，從雙星區(qū)域覆蓋升級到復(fù)合型星座全球覆蓋，在導(dǎo)航衛(wèi)星領(lǐng)域走出了令世界矚目的“中國道路”。

不過，北斗系統(tǒng)的發(fā)展也并非一帆風(fēng)順。早在上世紀(jì)90年代，出于擺脫對美國GPS系統(tǒng)依賴等考慮，歐洲發(fā)達(dá)國家開始提出自己的導(dǎo)航星座方案，并最終發(fā)展了伽利略系統(tǒng)。這對于同樣致力于獲得全球?qū)Ш蕉ㄎ荒芰Φ闹袊且粋€利好，我國也曾經(jīng)投入重金，于2003年加入了伽利略項目。

但是，標(biāo)榜民用的伽利略系統(tǒng)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(tǒng)的建設(shè)，成功研發(fā)了曾經(jīng)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(tǒng)從此駛?cè)肟燔嚨馈?/p>

在北斗系統(tǒng)的發(fā)展歷程中，自主創(chuàng)新一直是一條鮮明的主線。北斗三號創(chuàng)造性地采用了復(fù)合星座方案，以中圓地球軌道衛(wèi)星作為全球服務(wù)主力，以地球靜止軌道和傾斜地球同步軌道衛(wèi)星重點覆蓋亞太地區(qū)。這樣的設(shè)計結(jié)合了傳統(tǒng)導(dǎo)航星座和區(qū)域?qū)Ш皆鰪?qiáng)星座的優(yōu)勢，既能保證全球高精度覆蓋，又能進(jìn)一步提升亞太重點地區(qū)的星座可用性和穩(wěn)定性，在全球?qū)Ш较到y(tǒng)中獨(dú)樹一幟。

在技術(shù)層面，北斗三號同樣實現(xiàn)了飛躍。對于中圓地球軌道衛(wèi)星平臺，研發(fā)團(tuán)隊沒有保守畏難，在追趕世界領(lǐng)先水平的征程中敢于亮劍，拿出了桁架結(jié)構(gòu)的全新導(dǎo)航衛(wèi)星專用平臺。這種先進(jìn)承力結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星平臺承重比更高、拓展性更強(qiáng)，與上面級配合能夠?qū)崿F(xiàn)“一箭雙星”甚至“一箭多星”的直接入軌，設(shè)計壽命提高到10年，綜合性能優(yōu)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(jīng)能夠同時為衛(wèi)星配備更強(qiáng)大的銣原子鐘和氫原子鐘。其中，新一代銣鐘體積更小、質(zhì)量更輕，綜合水平已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先；而原理上更穩(wěn)定、更準(zhǔn)確的氫鐘也實現(xiàn)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(yùn)行和境外測控考慮，北斗三號衛(wèi)星搭載了Ka波段星間鏈路設(shè)備，實現(xiàn)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(shù)更先進(jìn)，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(shù)的突破，更為未來通信、導(dǎo)航、遙感一體化技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

大踏步創(chuàng)新，也傳承經(jīng)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(zāi)中，北斗的短報文服務(wù)發(fā)揮了“生命鏈接”的作用。隨著全球組網(wǎng)的完成，北斗的“生命鏈接”將覆蓋全球，在災(zāi)難救援、應(yīng)急通訊等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

縱觀中國北斗的發(fā)展歷程，我們不難發(fā)現(xiàn)，堅持自主創(chuàng)新是北斗成功的關(guān)鍵，也是中國航天發(fā)展的關(guān)鍵。在北斗建設(shè)取得勝利之時，我們更要“煉內(nèi)功”，堅決提高自身的科技實力，繼續(xù)向世界領(lǐng)先水平不斷努力。這樣，我們才能把命運(yùn)牢牢掌握在自己手中，實現(xiàn)建設(shè)航天強(qiáng)國的偉大夢想。