走向融合 實現(xiàn)共贏

孫家棟

火箭和衛(wèi)星總體技術專家。

中國航天工業(yè)總公司研究員、高級科技顧問。長期從事運載火箭、人造衛(wèi)星研制工作。承擔了中國第一枚自行設計的中近程導彈與中遠程導彈的總體設計工作，任總體主任設計師；參加并領導了第一顆人造地球衛(wèi)星、返回式遙感衛(wèi)星的研制與發(fā)射工作；擔任多種型號衛(wèi)星的技術總負責人和總設計師；負責繞月工程大系統(tǒng)的技術決策、指揮和協(xié)調，任總設計師。1985年獲2項國家科學技術進步特等獎，1999年獲“兩彈一星”功勛獎章。

1991年當選為中國科學院院士。

2020年4月8日是“兩彈一星”元勛、中國航天科技集團有限公司高級技術顧問孫家棟院士91歲生日。

從1958年進入國防部第五研究院一分院從事導彈研究開始，孫家棟將60多年的歲月都奉獻給了我國的航天事業(yè)。他曾擔任我國東方紅一號衛(wèi)星技術總負責人、探月工程、北斗導航工程首任總設計師；他親自參與了第一顆人造地球衛(wèi)星、第一顆遙感探測衛(wèi)星、第一顆探月衛(wèi)星嫦娥一號……中國航天史上一個又一個第一次；他先后榮獲“兩彈一星”功勛獎章、2009年國家最高科學技術獎等；他是我國航天事業(yè)里程碑式的人物。

祝孫家棟院士生日快樂！

黃曉艷：北斗系統(tǒng)是中國自主建設、獨立運行，與世界其他全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。您是北斗系統(tǒng)工程的總設計師，請您談談北斗系統(tǒng)的研制過程。

孫家棟：中國自1970年4月24日發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星——“東方紅一號衛(wèi)星”起，航天科技就與國家經(jīng)濟建設緊密聯(lián)系在一起?！皷|方紅一號”上天以后，國家高層明確提出中國航天事業(yè)要為國家安全和經(jīng)濟建設服務；要根據(jù)國家的科技水平，既要大膽前行，還要穩(wěn)步發(fā)展。上世紀70～80年代，受限于技術、資金等因素，很難開展全面的研究工作。所以第一步搞了返回式衛(wèi)星，緊接著搞通信衛(wèi)星。

經(jīng)過30年的發(fā)展，到1990年代，衛(wèi)星的品種已經(jīng)比較齊全，我國空間技術水平基本能滿足通信、遙感的要求了。國家的科技水平、經(jīng)濟水平、生產(chǎn)水平都在大踏步的向前發(fā)展，在這種情況下，國家開始考慮利用衛(wèi)星進行導航，并非常慎重地提出要搞技術最復雜、最難搞的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。結合中國的實際情況，通過各方專業(yè)人士共同研究，國家科學、合理地提出并制訂了一個符合我們國家經(jīng)濟發(fā)展水平的、自主研制實施北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程的“三步走”戰(zhàn)略規(guī)劃。

第一步就是先探路，是試驗階段。在2000年左右，建成北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)。即研制少量的地球同步靜止軌道衛(wèi)星，研制一些地面運行控制與應用基礎設備設施來完成試驗任務，為北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設積累技術經(jīng)驗、培養(yǎng)人才，并為后續(xù)工程建設打下基礎。

第二步才算是動真格的，是北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)區(qū)域組網(wǎng)計劃。到2012年，計劃發(fā)射10多顆衛(wèi)星，建成覆蓋亞太區(qū)域的系統(tǒng)。

第三步是到2020年，建成由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組網(wǎng)而成的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

北斗系統(tǒng)從試運行、正式運行到全面對民用用戶開放至今，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，工作狀態(tài)良好，空間星座性能得到明顯改善，在導航定位方面的用戶體驗明顯提升。

黃曉艷：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化應用推廣中存在哪些瓶頸，面臨哪些挑戰(zhàn)

孫家棟：人類的活動自古以來就與時空信息息息相關。人類對精準時間和空間的需求隨著人類生活、物質條件、科學技術的發(fā)展而不斷地提高。因此，國家對衛(wèi)星導航系統(tǒng)很重視，一開始就將其定位為國家空間信息基礎設施，并根據(jù)國家需求，不斷擴大它的發(fā)展計劃，不斷加強基礎和提升能力。

信息時代要使信息產(chǎn)生更大的使用價值，需要把天上的信息和地面日常生活信息——物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等整合起來，在更高的層次上使用。從應用效益的角度來講，就要使各方提供的信息源，空間信息和地面信息等，通過中間的大數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)，組成一個整體。

北斗系統(tǒng)的應用應當全面鋪開，才能使我們的空間基礎設施表現(xiàn)出應有的效力。北斗系統(tǒng)的市場應用率相對于GPS還是較低的，更大規(guī)模的市場推廣會遇到一些困難。在發(fā)展的過程中，需要相互融合、互相交叉共同發(fā)展才能產(chǎn)生更大的市場價值，才有國家整體競爭力。

黃曉艷：衛(wèi)星導航領域競爭非常激烈，和世界其他系統(tǒng)相比，起步較晚的北斗系統(tǒng)有什么獨特的優(yōu)勢

孫家棟：繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略等衛(wèi)星導航系統(tǒng)之后，中國自主研發(fā)、獨立運行的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，在2012年已實現(xiàn)亞太地區(qū)信號全覆蓋，目前，已進入全球覆蓋的發(fā)展階段。

談到北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的中國特色，它從一起步就有一個明確的“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，既結合當時的實際情況，又有一個長遠的目標。其次，我們還有一個非常重要的中間過渡環(huán)節(jié)，就是提供區(qū)域導航服務，這是世界上其他系統(tǒng)沒有的。另外，我們的北斗系統(tǒng)還有一個短報文通信功能，它非常巧妙地把導航定位和信息傳遞這兩個功能結合起來，也就是除了能導航、定位，還可傳遞120個字的短信，這是全球其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢。

黃曉艷：您怎樣看北斗和GPS的競合關系

孫家棟：美國的GPS計劃誕生于1970年代初期，由美國國防部組織研發(fā)，空間信號是免費的。GPS發(fā)展到今天，覆蓋了各個領域和個人用戶，民用年產(chǎn)值已達幾百億美元，并占了90%的中國衛(wèi)星導航定位市場。

關于GPS，首先我們應該承認，隨著科學技術的發(fā)展，GPS的確走在世界衛(wèi)星導航系統(tǒng)的前面，在它本國取得了巨大經(jīng)濟利益的同時，也為許多國家的經(jīng)濟作出了貢獻。第二，GPS對科學技術本身的發(fā)展起到了一定的推動作用，縮短了后人的研發(fā)時間。第三，對所有使用GPS的國家來說，通過使用的過程，學會怎么去應用，這對本土的應用人才，對衛(wèi)星導航的開發(fā)人才都有一定的培養(yǎng)作用，這些都是客觀上的東西。

像中國這樣的國家，必須建立自己獨立的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，在國家核心的行業(yè)、領域，要用我們自主研發(fā)的北斗導航系統(tǒng)，我們要搞好北斗系統(tǒng)，培育好國內(nèi)的市場。

我個人的想法是，加強和美、俄、歐等全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的聯(lián)系，在不影響我們系統(tǒng)獨立自主的前提下，盡量做到各系統(tǒng)兼容與互操作，讓我們的用戶機既可以接受北斗的信號，又能接受GPS的信號，還可接受其它信號，多模多頻綜合利用，自動優(yōu)化組合使用，當天上下來的信號越來越多時，全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的定位精度就越高，可用性就越好。

未來的衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)一定是走向合作，走向互通與共享。中國希望通過與國際同行的合作實現(xiàn)共贏。中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)辦公室也在積極推動跟美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略等衛(wèi)星導航系統(tǒng)的合作，包括系統(tǒng)間的兼容與互操作。未來，如果其他的衛(wèi)星導航系統(tǒng)出現(xiàn)問題的時候，我們要能自主獨立、安全可控，保持完好的系統(tǒng)來提供及時準確的服務，提供信息獲取和傳遞。

黃曉艷：請展望一下北斗未來的應用前景。

孫家棟：可以說，我自己參加、親歷、見證了中國航天事業(yè)從起步到目前為止的全部過程。與航天打了一輩子交道，我對航天自然會有著與他人不一樣的特殊感情。所以直到現(xiàn)在，每一次北斗衛(wèi)星的發(fā)射我都要到現(xiàn)場。

我們國家北斗應用的發(fā)展勢頭非常好，我現(xiàn)在主要做的一件事情就是跟大家一起推廣北斗的應用成果。我曾經(jīng)為住在同一個大院里的老年朋友做過航天科普，讓他們親身感受到衛(wèi)星導航與我們生活息息相關的應用。我相信，北斗衛(wèi)星導航未來結合移動通信、互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)，可以實現(xiàn)從測繪、交通、農(nóng)業(yè)、電力、通信等單一領域的應用到現(xiàn)代位置服務的跨越。我相信，再經(jīng)過幾年的努力，北斗將會和世界的其他幾個系統(tǒng)一起，發(fā)揮各自的特點，共同為人類生活提供更完備時空信息的服務，給我們的生活帶來新的變遷。這是非常鼓舞人心的機遇！當然實現(xiàn)這個過程充滿挑戰(zhàn)，會遇到各種困難，但每當我看到企業(yè)界和社會各界對北斗產(chǎn)業(yè)的孜孜追求和不懈努力，每當我想到世界上的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)會因為北斗的加入而更加精彩，我不僅非常樂觀，而且滿懷期望。

（黃曉艷：本刊特約撰稿人）