来源：人民日报

北斗导航系统模型。

新华社记者林善传摄

2020年6月23日，中国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星在西昌卫星发射中心点火发射。

新华社记者江宏景摄

2020年6月23日9时43分，西昌卫星发射中心发射场响起一声“轰隆”，“长三乙”运载火箭缓缓升起，作为北斗卫星导航系统的第五十五颗卫星，将北斗三号最后一颗全球网络卫星送上太空。 至此，北斗三号全球卫星导航系统星座布局全面完成，比原计划提前了半年。

完美收官，星模世界。 北斗卫星导航系统终于进入全球时代！

为了这一天，北斗人奋斗了26年。 为了这一天，国家组织千军万马，北斗人克服千难万险，历经千辛万苦。 如今，北斗终于进入千家万户，开始造福千秋万代。 听到这个消息，北斗人把所有的艰辛和艰辛都说：“能一辈子参与北斗卫星导航系统的建设，是人生的幸运和幸福！ ”变成了喜悦。

一

2015年3月30日晚，“长三丙”运载火箭划破西昌卫星发射中心冷僻的夜色，在闪烁着美丽尾焰的夜空中，将第十七颗北斗卫星送入预定轨道，承担北斗全球卫星导航系统重要核心技术试验任务。

“太阳能电池板顺利打开”的消息传来，发射指挥大厅一片欢腾，记者们开始在现场采访。 一位记者走到北斗卫星导航系统总设计师助理、工程总体室主任郭树人面前。

“北斗二号开始已经有10年了。 这十年间，你最大的喜悦是什么？ ”记者问。

郭树人回答说：“通过数不清的计算、论证设计的方案，终于得到了肯定和统一的意见。”

在科研工作中，常常有不同的意见和看法。 郭树人作为工程总体室主任，主要任务之一是通过积极协调，统一大家的意见。

建设北斗卫星导航系统，需要在太空布设几十颗北斗卫星。 首先要解决的问题是这些卫星采用了什么样的星座结构。

GPS导航卫星全部采用的是距离地球2万km左右的中地球轨道卫星( MEO )。 不过，北斗卫星星座设计团队组长许其凤带领团队对其前瞻性、性价比、管理模式进行了仔细分析和深度测算，发现完全不适合北斗二号区域的卫星导航系统。 团队根据北斗导航“三步走”战略特点，通过精确推导、精细计算，将全球首颗距离地球三万六千公里的地球静止轨道卫星( GEO )、倾斜地球同步轨道卫星( IGSO )应用于卫星导航，实现全球首个“geo igso”

郭树人带领全队，通过计算、论证，混合星座对亚太地区覆盖率高、投入性价比高、建设速度快、技术风险小，且见效快、易于管理，完全符合区域系统特点，未来全球一体化

但是，这一创设与用户部门、研发部门的意见大相径庭，遭到了很多反对。

为了统一内部意见，北斗卫星导航项目领导小组和总设计师系统(以下简称北斗“两总”)将各系统专家召集到航天城合作楼进行集中讨论。 会议不到一百次，郭树人也上台一百多次回答各种问题，但大家仍然存在分歧。

各系统专家多为各科技领域名家，多为“两院”院士。 郭树人当时30多岁，是年轻的后辈，他带着团队赛解惑、释疑，个别沟通。 一次不行，两次； 两次不行，三次； 三次不行，四次不行……经过反复从各个角度用客观的数据回答各种问题，大家终于基本上接受了“混合星座”方案。

郭树人说：“大家都是为了北斗好。 每个人看问题的角度都不一样，但我的任务是统一大家的意见。 ”

“GEO IGSO MEO”混合星座为我国首创，被外国学者誉为“中国星座”。

事实证明，“GEO IGSO MEO”混合星座非常适合北斗卫星导航系统的特点，为北斗导航确保“中国特色”、进入世界一流奠定了坚实的基础。

二

星座模式终于确定，为了寻找北斗卫星向地面发送信号的频率，遭遇了“冬天”。

宇宙浩瀚无边，但它不是人类策马驰骋的无边草原，而是“狭路”。 例如，卫星导航的频率，人类可以使用的无线电频谱非常有限，其中大部分已经被宇宙强国夺走了。

北斗二号成立于2004年，可用于导航卫星通信的频率很少。 中国北斗、欧盟伽利略同时申报了该频率使用权。 根据国际电信联盟的规则，谁先发射卫星，在地面接收卫星信号，谁就能优先使用该频率。 国际电信联盟还规定，应当自申报之日起7年内确定使用频率，逾期视为自动放弃。

当时，欧盟伽利略卫星导航已经进入卫星发射阶段，而北斗申报时间已经历时4年。 这意味着中国必须在三年内发射北斗卫星，并在欧盟伽利略之前在地面接收卫星信号，北斗卫星导航建设才能赢得主动。 否则，北斗卫星导航建设将面临处处受制于人、死亡的风险。

能否打赢这场频率争夺战，关键在于能否尽快研制出北斗卫星。 此时，作为进口核心关键技术设备的星载铷钟谈判又宣告失败。

铷钟作为导航卫星的频率标准，直接决定导航卫星的定位、测距、授时精度，是整个导航卫星的“心脏”。

北斗“两总”紧急部署国产星载铷钟组成研制团队，对星载铷钟这一卫星导航领域的技术制高点展开顽强攻势。

铷钟的研制过程中，离不开中国空间技术研究院时频基准类产品首席专家贺玉玲和她的团队。

铷钟研究领域的前辈说：“铷钟的开发是一项生死攸关的事业。” 这不仅指难度，也指开发的费用。时间 铷钟稳定指标的测试中，为了获得一次测量值，需要连续监测16天，其间任何异常都会影响测试指标。 贺玉玲每天上班的第一件事和下班的最后一件事，肯定是去实验室看测试数据，认真检查各项遥测数据，检查各项仪器设备的运行情况，维持钟室的稳定运行。 装载铷的钟表精度相对于地面产品提高了约3个数量级，因此决定必须充分考虑各部分零件的细微差异，通过整机的微调来优化产品性能。 每次调整整机参数时，都需要放入真空罐进行测试才能看到结果。时间 铷研究小组的人经常说：“调整这个之后再去。 那样的话明天就能看到数据了。 ”。 但是调整完毕，测量了一下，再观察了一下，走出大楼门的时候已经夜深了。

“慢性子”明星要想有铷钟、快节奏、高效奔跑，他们只能“百米冲刺跑完马拉松”。

连续9个月，全队平均加班800多个小时，一天也没休息。 他们提前一年把铷钟的正品放到了星球上。

这是中国航天史上第一台高性能星载铷钟！

核心技术突破后，北斗卫星研制顺利，很快研制完成。

2007年4月14日4时11分，随着指挥员的“点火”命令，北斗二号第一颗星“长三”运载火箭升空。 在震天动地的轰鸣声中，孔雀绽放出如开屏般美丽的尾焰，笔直摇摆着飞上苍穹，融入黎明前漆黑的夜色……

4月17日20时，10多台地面接收机陆续收到来自太空的卫星信号，非常清晰！

这一瞬间，“7年期限”过期时间只有4个小时！

北斗成功掌握最后一个卫星导航频率使用主动权，标志着我国北斗卫星导航建设终于突出重围，完全摆脱了人的束缚和被动局面。

五年多来时间年，北斗人先后向蓝天发射了16颗北斗导航卫星。

2012年12月27日，中国向世界宣告，北斗二号将正式开通亚太地区运行服务！

三

北斗二号胜利开通后，北斗人立即向北斗三号进军。 也有人担心中国北斗的未来。 覆盖国土的北斗一号和覆盖亚太地区的北斗二号，对中国来说不成问题，但覆盖世界的北斗三号有点麻烦。

北斗卫星导航从覆盖亚太到全球，确实很难走！

作为全球卫星导航系统，不仅要在宇宙中部署几十颗卫星，还需要在地球上的各个地区建设很多地面站点。 像GPS一样，全世界建立了很多地面站。 但是，中国很难在世界上配置网站，建设不了“地网”。 这是北斗卫星导航从地区向全球扩展的最大障碍。

如果不能在世界各地建设地面站点，北斗全球系统就不会建设吗？

北斗人通过艰苦探索，独创了无需在亚太以外地区建设地面站点的星间链路方案。 星形链路是航天器与航天器、航天器与地面站之间具有数据传输和测距功能的无线链路。 也就是说，星星之间、星星之间，织着“天罗地网”。

信息天路列并联在一起，从此天堑变成了路。

星际链接，是典型的中国特色，北斗的绝技！

但是，星间链路工程的实现非常困难。 不仅测量距离，增加了一个数量级的信息传输量，而且卫星以每秒七八公里的速度运行，相互定位本来就很困难，要在数万公里外的卫星之间实现厘米级的距离测量，难度更大。

因此，国内许多优势单位都在攻关，其中有研究院空间仪器工程队。

接到任务安排后，空间仪器工程队的郭熙业风尘仆仆地前往成都中电集团某研究所，开始投身星际链路攻坚战。

攻关是超常的，完成任务还不能超过时间。 郭熙业给自己定了个雷打不动的规矩。 每周工作7天，每天工作16小时； 遇到攻关问题，困惑决不下班； 工作时间关闭手机。 实际上，几乎每天都要面对难题，几乎每个月要熬夜10次。

郭熙业的项目攻关完成一个阶段后，上级来检查。 在看了他们的星际链路模拟后，孙家栋的总设计师说：“你们要继续加强攻关，查明一个个未知难题，充分验证，确保在工程建设中使用方便、有用。”

孙家栋的总设计师对他们前期工作的充分肯定和鼓励，让这位30出头的年轻人非常兴奋，更加自信。

星际链路设备比测开始了。 参与比测的几家公司拿出自己精心生产调试的设备进行了对抗式演示。 郭熙业没想到，第一场比赛他们就输了！

怎么说？ 郭熙业连续一周几乎不眠不休，仔细梳理系统设计方案，检查各设备技术状态，终于找到了问题的症结所在。 对于如何解决问题，他面临两个选择。 一是给原方案打补丁，堵塞漏洞，提高设备性能。 二是推翻以往的方案，设计新的算法。 前者容易实现，但性能提高空间有限； 后者前景广阔，但推倒需要半年时间，距离下一场比赛的比测只有一个月时间！

郭熙业毫不犹豫地选择了后者，用一个月的时间完成了原本需要半年的任务。

在第二场比赛中，郭熙业的设备开发团队逆转，设备性能指标大幅上升。

不过，郭熙业并未松劲。 他带领团队继续加班，改进设备，在第三次对比测试中，他们以绝对优势位居首位。

测试工作后，开展了大量的体制优化设计、星地试验验证工作，最终突破了关键技术，实现了技术性能的一系列飞跃。 主要技术指标提高了几十倍； 控温性能比原计划高高一倍测距精度相当于能看到000公里外的一根头发！

四

星链技术的突破，对北斗三号卫星的开发只是万里长征的一大步。 北斗三号卫星导航系统比北斗二号覆盖面更广，不仅网络卫星数量多，而且要求卫星技术性能全面跨越。

以林宝军为总设计师的上海微卫星项目中心北斗卫星团队，为新一代北斗卫星“有灵魂”“会思考”，在国内首次让“看家能力”——在轨运行。 对天上的卫星进行“有错就改”、“疾病自治”、“功能革新”。

林宝军带队经历封锁后完成的卫星是在轨提供能量的设备，到卫星负荷生产公司联系生产时遇到了不小的阻力。 给轨道赋能简直是“异想天开”，也有人说“被胡作非为”。

传统上，国内制造卫星是先分系统后组合的研制模式。 这种“拼图”式的组合，使同一个学科的功能在另一个系统中反复出现，每个系统需要两三台计算机，整星计算机达到20多台，星载大、故障多、能耗高等一系列

林宝军带领团队大胆打破传统分系统模式，进行“功能链”设计，整合各系统学科功能“同类项”，将整星研发划分为有效载荷、结构热、电子学和姿态控制等四大功能链，摒弃六大系统，实现过去二十四台计算机星载计算机的重量、故障率、能耗等几乎呈几何级数减少，从前面几吨重的卫星一下子“瘦”到了1吨左右！

按照卫星研制惯例，卫星外形通常采用立方体，飞行姿态采用“纵飞”。 如果按照这一古老的思路设计新一代北斗导航卫星，散热问题将非常棘手。 新一代北斗卫星的功能要求很高，功率虚高，采用立方体外形并不能解决散热问题。

林宝军带队经过深入计算、验证，创造性地将卫星立方体的外形改为长方体设计，将“纵飞”改为“横飞”。 这样，卫星几个面的表面积不同，小面朝向太阳，大面作为散热面，有效减少散热，达到提高散热速度； “横飞”以表面积最大的一面为对地，在卫星上搭载更多的导航天线，提高提高卫星信号的收发效率。

北斗导航卫星终于以崭新的姿态出现在大家面前。 看过的人说：“卫星居然能这么漂亮，简直是苗条的‘飞天精灵’！ ”被它的“美丽”迷住了。

2017年11月5日19时45分，随着指挥员的“点火”命令，“长三乙”运载火箭瞬间变身火凤凰，展开绚烂的尾翼，牵着北斗三号第一、两颗网络卫星笔直颠簸，将它们准确送入工作轨道。

随后，北斗人将30颗北斗导航卫星送上蓝天。 在网络最密集阶段，平均每半年发射一次卫星，且80%采用“一箭双星”发射模式，发射成功率100%，创造了世界航天的“中国速度”。

北斗三号全球卫星导航系统总体水平与GPS旗鼓相当，星间链路等多项技术处于国际领先地位，具有北斗短消息通信特色功能。

目前，中国北斗为全球用户提供了定位精度优于10米、速度精度优于0.2米/秒、课时精度优于20纳秒的免费服务，在交通运输、灾害监测、精细农业、土地规划等人类生活各个方面都取得了成功，“中国北斗，北斗

北斗卫星导航基本系统已全面建成并投入应用，但对我国卫星导航发展事业来说，这只是一个阶段性的胜利，不断提高和提升系统性能、推广应用的任务仍然十分艰巨。 对于到2035年建成以北斗系统为核心的更普遍、更融合、更智能的国家综合定位导航系统“PNT”系统的宏伟目标，北斗人感到使命崇高，任重道远。

到那时，北斗一定是世界卫星导航这颗璀璨星空上最明亮、最耀眼的星星！

布局：沈亦伶