北斗上有顆“姜堰星”

來自江蘇姜堰農(nóng)家的中國人民解放軍普通一兵楊元喜，用了33年的時間，學海行舟，書山攀緣，完成了從戰(zhàn)士到中國科學院院士的鳳凰涅槃。

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1974年12月，初冬的鎮(zhèn)江火車站，運載新兵的專列汽笛拉響了，楊元喜看著滿車廂草綠映襯著的青春的面龐，摸一摸剛剛換上身的簇新軍裝，他在心底里笑了。

那一年到泰縣梁徐公社接兵的部隊，就是后來被中央軍委授予“英雄測繪大隊”的原中國人民解放軍總參謀部第一測繪大隊。

1975年3月，新兵連訓練結(jié)束，大多數(shù)戰(zhàn)友都按部就班地分配到駐守在天津地區(qū)的基層連隊，楊元喜卻打起背包，跟隨一個測量分隊，到新疆執(zhí)行任務去了。

楊元喜除了完成測繪方面的“規(guī)定動作”以外，唯一的、也是幾乎全部的自選動作就是看書，而且只看與測繪有關(guān)的業(yè)務書籍。

楊元喜一門心思撲在測繪學上，正好有一個推薦報考解放軍鄭州測繪學院的名額，上級毫無爭議地把這個名額給了楊元喜，楊元喜以接近滿分的成績，錄取為該校測繪學專業(yè)1976級的大一新生。寒暑假，哪怕春節(jié)，楊元喜也貓在學校圖書館內(nèi)。楊元喜以優(yōu)異成績獲得了鄭州測繪學院測繪學的本科畢業(yè)證書，留校，擔仼測繪學助教。

1988年晉升講師后不到兩年，楊元喜以高票數(shù)破格晉升副教授。再過兩年，院里又破格晉升他為教授、鄭州測繪學院副院長。楊元喜是位只知耕耘，不問收獲的學者，永遠是位耕耘中的拼命三郎。

20世紀80年代的中國，科研經(jīng)費和設(shè)施都是捉襟見肘，一臺設(shè)備幾人合用、輪流使用的情況隨處可見。一次，在進行一項大地數(shù)據(jù)網(wǎng)處理工程的時候，需要多臺計算機的連續(xù)使用，為了不影響學院正常的教學和科研，楊元喜決定利用長假期間的空檔完成這個項目，計算機房也破例對外封閉7天，這7天只對楊元喜和他的團隊開放。結(jié)果，7天7夜，楊元喜讓助手們適當輪流休息，他自己沒有邁出計算機房一步。

因為楊元喜在大地測量學方面的杰出建樹、相關(guān)觀測抗差估計系列理論體系和自適應抗差導航定位理論體系研究和創(chuàng)立方面的貢獻，2007年，楊元喜申報中國科學院院士，第一次申報，全票通過。中國科學院院士和中國工程院院士的申報，極其嚴格、極其規(guī)范，現(xiàn)職兩院院士2000人左右，在14億人口中的比例約為1/70萬。因為嚴格和規(guī)范，院士申報中一次成功的很少，第一次申報就獲得全票通過的，幾乎沒有。

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楊元喜本可以在他開辟的楊氏大地測繪學大道上高歌猛進，但讓他沒想到的是，隨著全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中的決定性作用，組織上讓他改變研究方向，加入北斗衛(wèi)星導航研發(fā)團隊。

作為軍人，作為一名對相關(guān)前沿學科十分了解的專家，楊元喜太了解衛(wèi)星導航對助推國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)的重要性了。1994年，GPS導航在美國使用。2000年，美國的GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)臻于完善，導航誤差由100米精確到10米。處于改革開放初期的中國，限于國力，搭上了GPS的“順風車”。然而，連續(xù)發(fā)生的三起與GPS有關(guān)事件，讓國人猛醒。

1993年7月，中國銀河號遠洋貨輪出使中東，行至印度洋海面時，美國無中生有地指出，貨輪上送達伊朗的集裝箱中有一硫二甘醇和亞硫酰氯等禁運化學物品，要求登船檢查。中方以侵犯國家主權(quán)的名義拒絕了美國的霸權(quán)行徑。但是，銀河號行駛到阿曼灣附近時，美軍的直升機從當?shù)鼗仄痫w，在銀河號上空盤旋，銀河號所在海區(qū)的GPS信號突然關(guān)閉，銀河號進不得，退不了，只能中途“拋錨”。經(jīng)過交涉，中國貨輪經(jīng)過“第三方”的嚴格盤查，確認清白，才重新開始了預定的航程。

1996年，人民解放軍組織多兵種在臺灣海峽舉行聲勢浩大的實彈演習，東風-15導彈第一次在演習中實彈射擊，第一發(fā)導彈應聲發(fā)射，準確命中目標。詭異的是，第二發(fā)、第三發(fā)導彈飛行軌道嚴重偏離，瞬間無影無蹤。事后檢查，發(fā)現(xiàn)這批彈道導彈研制時，植入的是美國GPS民用制導裝置，美軍測控部門在接到導彈預警信息后，關(guān)閉或發(fā)出錯誤的GPS信號，致使導彈偏離了原來的線路，按慣性進行了一次海上“旅行”。

1999年5月8日清晨，以美國為首的北約B-2隱形轟炸機，襲擊轟炸了我國駐南聯(lián)盟大使館。B-2隱形轟炸機長途飛行5000公里，扔下的JDAM制導導彈，穿透了使館大樓的5層樓板在地下室爆炸，靠的就是GPS的精確導航。

中國的北斗衛(wèi)星導航工程就是在這樣的背景下起步的。從起步那天起，這項工程就意味著必須得中國人自己研發(fā)、自己制造，用中國的火箭發(fā)射，由中國科研人員全面操控，甚至，如楊元喜所說，從高端的芯片，到低端的螺帽，都必須是中國制造。

有位芯片專家這樣講解，芯片研制，就像是在米粒大的空間建造千層百層的高樓大廈，是科學的微雕，毫厘之間，有流動的維多利亞港灣、有崛起的浦東新城，是智慧、心靈、精神甚至體力的全部投入。

北斗二號系統(tǒng)的第一顆衛(wèi)星發(fā)射是個重要的節(jié)點，偏偏在發(fā)射前3天發(fā)現(xiàn)了異常，信號很不穩(wěn)定。研制隊伍的各路人馬輪流上陣，72小時內(nèi)逐項檢測，終于查到了問題，衛(wèi)星按原先設(shè)定的時間點火上天。那時的工作條件和環(huán)境還相對簡陋，在等待衛(wèi)星發(fā)回第一組信號的那一刻，十多個研制團隊帶著各自的設(shè)備，守候在同一片操場上，當各團隊的儀器以不同的形式，收到同一組信號時，操場上的歡呼雀躍成了北斗人永遠的記憶。

現(xiàn)在，太空中活躍著的衛(wèi)星導航系統(tǒng)有四家，按時間先后來說，第一家是美國的GPS，第二家是俄羅斯的格洛納斯，第三家是歐盟的伽利略，第四家是中國的北斗。從使用功能來講，北斗后來居上，與GPS互有短長。

2017年10月1日之后，北斗訊號覆蓋了祖國的山山水水，包括“一帶一路”沿線的亞洲國家，當提示語告訴你到達目的地附近時，抬頭一看，車子興許已經(jīng)停在目的地的門牌號下方。這就是中國北斗的厘米級導航，而美國的GPS系統(tǒng)，即使是最精確級別的軍用導航，也只能“精確”到10米左右。

中國目前已有14萬漁民、4萬多艘漁輪裝備和使用了與北斗配套的SOS系統(tǒng)，僅此一項，2017年挽回的財產(chǎn)損失超過2670億元。楊元喜介紹，北斗三號衛(wèi)星建成后，短報文通信的容量將擴大到每次最多可發(fā)布1200字，功能和范圍進一步擴大，所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益勢必也會成倍地增長。

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2018年11月19日凌晨，兩顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空，標志著北斗三號系統(tǒng)星座部署基本完成，正式開通運行后，“一帶一路”沿線國家和地區(qū)就可享受完全的導航和搜救服務，中國北斗也邁出了從區(qū)域走向全球的關(guān)鍵一步！

北斗導航系統(tǒng)的授時功能也是值得書寫、令人驕傲的一筆。通常，我們手腕上的表和家中的鐘，標示的是北京時間，北京時間不是中國時間。楊元喜說，作為北斗衛(wèi)星導航中心副總設(shè)計師，他的課題之一是科學界定“中國時間”，作為全國政協(xié)委員，他的提案就是建言政府盡快頒授“中國時間”。

北京時間的發(fā)布并不在北京，而是在陜西的渭南，那里是中國地理版圖的原點。中華人民共和國成立后，經(jīng)國務院總理周恩來批準，以原點經(jīng)緯度在地球自轉(zhuǎn)中顯示的時間，比對世界時（格林尼治）的數(shù)據(jù)，由坐落在這里的中國科學院國家授時中心，通過不同頻率的無線電波向國內(nèi)外發(fā)布“北京時間”。后來，隨著科學技術(shù)和社會發(fā)展的需要，北京、新疆又增加了兩處國家級授時機構(gòu)。北斗衛(wèi)星一顆顆上天后，飛行在不同地區(qū)、不同授時的時空，勢必要有北斗用戶統(tǒng)一遵守的“北斗時間”，這樣，空中又多了一處中國的授時站點。也就是說，中國現(xiàn)在有四處授時機構(gòu)，四個權(quán)威時間。

盡管四處授時機構(gòu)的時間測定相差甚微，不太影響普通人的正常生活，但卻不是可以忽略不計的。20世紀，人類的重大發(fā)現(xiàn)之一是地球并非勻速自轉(zhuǎn)，受地震、海嘯、火山爆發(fā)的影響，地球自轉(zhuǎn)時快時慢，甚至，地域性的火箭發(fā)射和核試驗爆炸，也會讓地球心驚或“房顫”一下。這一自然現(xiàn)象對人類生活的直接影響是，每兩年，我們的“北京時間”就得快撥或調(diào)慢一秒，也稱閏秒。 “嘀嗒”而過的這一秒，倘不調(diào)校，600年就會多出30分鐘，等到若干年后太陽在中午才能升起，世界整個顛倒了乾坤。

所以，世界主要大國都根據(jù)自己國家的經(jīng)緯度，比對世界時和原子鐘的數(shù)據(jù)，制定和頒授自己的國家時間。中國幅員遼闊，“一帶一路”縱貫亞太，穿越世界時空的北斗衛(wèi)星，不能兼容四個標準時間，亟須“統(tǒng)一度量衡”，發(fā)布統(tǒng)一的、唯一的中國時間。

楊元喜說，中國時間事關(guān)生產(chǎn)力和經(jīng)濟的正常運行與發(fā)展。現(xiàn)代技術(shù)條件下的航空、航天、地震、測繪、通信、氣象等要求的時間服務，已經(jīng)精確到了毫秒、微秒，沒有統(tǒng)一的授時，以上相關(guān)系統(tǒng)怎能平穩(wěn)健康地運行？在建的“一帶一路”高速鐵路，將以什么時間作為標準在亞太地區(qū)安全準點地穿行？

中國時間就是金錢。楊元喜說，我國手持1.4萬億美元的美國國債，日息就達7400萬美元，秒息也是個大數(shù)字。這些年來，美國在每兩年一秒問題上用的手法是，要么提前結(jié)束尾盤交易，要么把一秒化成若干個微秒蒙混過去。從當年的4月開始，我們在上?？诎堕_始以人民幣結(jié)算石油期貨交易、礦石期貨交易，難道我們還以GPS時間、以美國國家時間為準不成？

中國時間還攸關(guān)國家主權(quán)、人民生命甚至現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的輸贏。楊元喜說，現(xiàn)代戰(zhàn)爭是信息化戰(zhàn)爭，發(fā)射導彈的同時必須考慮到對方的攔截和反擊。發(fā)射的導彈被對方攔截，或者，發(fā)射場地暴露后對方在分秒之間施以反擊，那你的第一波打擊不僅竹籃打水，而且可能在對方的反擊中毀于一瞬。所以，現(xiàn)代戰(zhàn)爭已經(jīng)不要求各個導彈基地對鎖定目標的同時發(fā)射，而是要求不同方位的制導導彈在同一時間砸向鎖定目標，每一枚導彈都要在鎖定目標的鎖定位置上同時開花。按導彈同時開花的時間精度計算，要精確到微秒、毫秒、甚至納秒。

昨天的海灣戰(zhàn)爭、伊拉克、利比亞，今天的中東地區(qū)、敘利亞，都是在重復上演著這種現(xiàn)代戰(zhàn)爭的活劇。據(jù)《參考消息》報道，當年的4月13日美國空襲敘利亞之前，GPS首先于凌晨4點關(guān)閉了中東地區(qū)上空的導航訊號和時間訊號，直至4月17日戰(zhàn)爭停止，訊號才得以恢復，造成了這段時間這一地區(qū)民航和地區(qū)通行的嚴重混亂。美國的GPS民用訊號關(guān)閉后，俄羅斯增強了中東地區(qū)格洛納斯衛(wèi)星軍用信號的頻率，盡管受到美國軍方的嚴重干擾，但部署在敘利亞境內(nèi)的蘇式反導攔截，還是取得了雙方不得不承認的成功。美式軍火在全球大行其道，除性能的先進以外，GPS提供的信息和使用方面的支撐，對購買方有著極大的誘惑：買了我的軍火，我為你提供情報。也再一次給了我們警醒，只有使用自己授定的國家時間，使用自己的武器和自己的衛(wèi)星導航、行使祖國領(lǐng)土、領(lǐng)海、領(lǐng)空的保衛(wèi)權(quán)，才可能做到萬無一失。

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明白了以上道理，就會理解，這個世界上有個只有四名會員的高、大、上俱樂部，這個俱樂部就是GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）。四名成員是M國GPS，俄羅斯格洛納斯（GLONASS），歐洲伽利略（GALILEO），中國北斗（COMPASS）。四名會員旗下集結(jié)了各自國家一批頂級的科學家和工程師，中國是最年輕的會員，資歷雖淺，卻朝氣勃勃。

楊元喜介紹2009年的一次會議。那次議題是四家成員間衛(wèi)星導航的兼容和互操作問題，M方早有準備地推出一系列有利于自己的條款，這些條款的共同特征就是讓GPS的標準成為大家共同遵守的標準，你用了我的標準，就得用我的設(shè)備，你的數(shù)據(jù)和機密就得在我的監(jiān)控之中。楊元喜掂量，這個發(fā)言最受傷的是俄羅斯的格洛納斯。因為2009年中國的北斗二號才發(fā)射了兩顆衛(wèi)星，導航系統(tǒng)還沒有形成氣候。而俄羅斯1999年就發(fā)布了總統(tǒng)令，批準了格洛納斯的民用計劃;2009年，全俄羅斯境內(nèi)的武器裝備、運輸車船一律強制使用格洛納斯導航訊號。所以，M國人推出的標準，首先是對俄羅斯的制約和挑釁，其次，也是對歐盟和中國的一種畫地為牢式的約束。俄羅斯科學家可能因為英語閱讀能力或聽力方面的疏忽，居然對主持人提供的會議文件和主題發(fā)言毫無反應。

楊元喜急了，在俄羅斯代表離席走向衛(wèi)生間時，他跟了出來，與俄羅斯代表做了交流。

接下來的會議上，俄羅斯代表批駁了M方的發(fā)言，表示不接受M方制定的標準。M方代表傲慢了起來：不接受M方制定的標準，我的GPS只要在空域訊號中提高點“底噪”（相當于噪音干擾），讓你的格洛納斯只能成為空中擺設(shè)。

楊元喜坐不住了，他據(jù)理力爭，從專業(yè)角度指出相關(guān)條款的不合理和霸凌之處，他說兼容首先是相互容許、容有大家的存在，然后再互相交換應該交換的技術(shù)和情報，求同存異，互存互榮。歐盟的伽利略也在起步發(fā)展階段，馬上表態(tài)附和楊元喜。最后，主持人在尷尬的氣氛中，反復征求Dr.楊（楊博士）的意見，四家才共同簽署了本次會議的紀要。

從那次開始，在涉及衛(wèi)星導航的國際會議上，楊元喜成了中方當然的首席代表，遇有難啃的骨頭，或者專業(yè)性很強的溝通，都是Dr.楊首先發(fā)言。楊元喜說，那次聽到M國代表霸氣十足的發(fā)言，我的感覺就像我親愛的母親受到了別人欺負一樣，我要挺身出來發(fā)言，不管你聽得懂聽不懂，我都要發(fā)言，你如果聽不懂，我寫下來給你，反正我要講話。

2018年2月，美國導航學會在年度國際技術(shù)大會上，授予楊元喜美國導航學會會士（ION Fellow）稱號，“以表彰他在中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展過程中的領(lǐng)導作用和技術(shù)貢獻，以及在倡導衛(wèi)星導航國際合作中做出的努力”。這是本屆大會的唯一一塊會士獎牌，開創(chuàng)了中國學者獲此殊榮的先例。

近20年來，楊元喜已指導了30多名博士研究生和40多名碩士研究生。楊元喜的北斗+工程很宏偉，人才工程只是北斗+的一號工程，到2035年北斗+全面建成以后，北斗導航訊號要完成7維空間的覆蓋，從地面到海面，從低空到高空、從海底到外太空，人類能夠征服的地方，都是北斗能夠提供服務的地方……

周桐淦：記者、報告文學作家，江蘇省中華文化促進會副主席，江蘇省作家協(xié)會原副主席、揚子晚報原副總編輯。

編輯 木木