总书记的话记心上 | 北斗30年“追星”记
牢记嘱托,奋发进取;青春筑梦,强国有我!在奋力推进中国式现代化的道路上,广大青年厚植爱国情怀、砥砺本领才干、担当时代使命、谱写青春华章。“加快实现高水平科技自立自强。”长江云推出2024年“总书记的话记心上”系列报道,本篇讲述中国北斗系统从跟跑,到并跑,再到部分领跑的“逆袭之路”。
当人们仰望星空,凝眸于它的美丽浩瀚时,北斗卫星也在天上,凝望着人类探索太空的脚步。从1994年北斗一号建设正式启动,到2020年建成北斗三号全球卫星导航系统,再到今天,大到金融、国安,小到手机导航、物流动态,北斗系统的高精度服务正像水、电一样,成为触手可及、随需而用的公共服务!
1994→2024,中国北斗,星耀苍穹!一颗颗“夜空中最亮的星”,见证着北斗事业星空筑梦的历史,也闪耀着熠熠生辉的新时代北斗精神。三代北斗系统研发的背后,是一曲湖北科技工作者自主创新的奋斗者之歌。

从无到有
自研卫星导航系统
上世纪90年代,GPS技术作为世界上第一种覆盖全球范围的卫星导航定位系统,在国际上迅速兴起。但长期以来,美国对其他用户提供的,都是随时可能加上干扰的低精度信号。当时向国外购买北斗卫星核心产品时,对方随时可以“卡我们脖子”。
1994年,我国启动北斗一号系统工程建设,冲破重重困难的自研之路,实现卫星导航从无到有。
中国工程院院士、武汉大学教授刘经南是最早一批参与北斗设计、研讨的科学家。当时,最迫切的需求是先解决“有无问题”。他回忆:“我们向美国购买的GPS接收机放在汽车上,在沿江大道上跑,这个汽车的位置一时跑到长江里面去了,一时跑到街道旁边的屋顶上面去了。”
作为一个大国,涉及国家安全等关键领域,一定要能自主可控,一定要有引领性、原创性的科学技术,才能步入强国之列。2013年,习近平总书记来汉视察,曾跟刘经南打了一个比喻:“我们要用自己的碗,来装自己种出的粮食”。
核心技术,买不来,学不到。于是,刘经南提出,中国要自主建一个世界一流的卫星导航应用的软硬件平台。这意味着无论何时,我们都可以依靠自己的技术来定位和导航,不再受制于人。他提出建议:基于北斗一号的双向通信功能,中国应建立自主可控的广域GPS差分增强试用系统。专家组接受了这个建议,这是北斗高精度定位最初的技术起源。
2000年10月,北斗首星发射,一个多月后,第二颗北斗卫星也被送入太空,中国成为美俄后,第三个拥有自主卫星导航系统的国家。现在,全球四大卫星导航系统中,“北斗”的功能最多、精度最高,是当之无愧的世界一流。靠别人“掌舵行船”的日子,一去不复返。
从有到优
为北斗安上“中国芯”
如果说“北斗一号”系统工程建设,我国卫星导航系统的“从无到有”,北斗二代就要解决中国卫星定位“从有到优”的问题。
“原子钟,是导航卫星的‘心脏’,星载铷钟技术直接决定着定位精度,也决定着整个工程的成败。”“北斗二号”研制道路上最大的“拦路虎”是高精度时间基准技术,在位于武汉的中国科学院精密测量科学与技术创新研究院,著名原子钟专家梅刚华如是说。
那个时候研究基础差,可供借鉴的经验和资料都非常少,那么怎么办,只有老老实实地去做,心无旁骛地去做。当时整个队伍咬紧牙关,这个冷板凳一坐就是十几年,全力啃下了这块“硬骨头”。最后做出第一代的星载铷钟产品,原子钟的精度达到了3纳秒,可以满足一米的定位精度需求。
2007年,北斗二号系统星载铷钟进入批量正样产品研制阶段,研制过程仍然充满艰辛。最痛苦的是技术“归零”:产品出现故障以后,要按照“定位准确、机理清楚、措施有效、故障复现、举一反三”的要求,将故障现象和影响完全排除,保证产品上天执行任务时万无一失。
有一次,一台产品交付后出现异常,研发团队将产品取回做了处理后交给总体,可一通电又出现同样的问题。于是他们沉下心来一个个部件、一个个元器件仔细排查,最后发现是一个电子器件装配方式不合理,属于批次性质量问题。他们将那个批次的产品全部召回,问题是彻底解决了,可就是解决这样一个看似简单的问题,却花掉了半年的精力。
终于,北斗二号系统第一颗北斗导航卫星升空,区域导航服务亚太,拉开了铷钟国产化的序幕。在北斗二号后期发射的卫星中,国产化铷钟正式全面取代进口铷钟,精度提高到了每三百万年才会差一秒,可以说为北斗导航工程铸造了一颗最强中国“心”。
从优到精
迈向全球服务新时代
2020年6月23日,我国成功发射了北斗三号全球卫星导航系统的收官卫星,架设“星间链路”,实现全球组网。北斗系统迈进全球服务新时代。
而在“北斗三号”卫星发射之前,大多数空间频率资源已被占据,仅剩的频率根据国际电联的规定,先到先得,过期作废。而就在北斗卫星申报频率的前6天,北斗二号首颗卫星在发射时突然发生故障。
此后三天三夜,武汉大学卫星导航定位研究中心团队不眠不休,与时间极限赛跑,终于在距离申报频率失效仅剩4个小时时,收到了2万公里外传回来的卫星信号。
无“钟”之困、缺“芯”之忧、布“站”之难……在北斗系统一路走来的过程中,最不缺的就是难题和难关。但中国北斗人深知,自主创新的过程注定是艰苦的,但关键核心技术是花钱买不来的,即使买来了也是不可靠的,引进仿制的路子也走不远,只有坚定不移走自主创新之路,才能把命运牢牢掌握在自己手中。
如今,武汉大学卫星导航定位技术研究中心把北斗的定位精度做到了一毫米级别,这是国际组织公认的世界第一。随着北斗三号系统正式开通服务,属于北斗的“全球时代”进一步到来,世界上任何地方都能享受北斗系统开放、免费、高质量的导航、定位和授时服务。每一项功能都饱含北斗特色和中国情怀。如今,全球半数以上国家和地区在使用北斗系统,“中国的北斗”已真正成为“世界的北斗”。
2020年7月31日,习近平总书记在参观北斗系统建设发展成果展览展示时强调:“26年来,参与北斗系统研制建设的全体人员迎难而上、敢打硬仗、接续奋斗,发扬“两弹一星”精神,培育了新时代北斗精神,要传承好、弘扬好。”
从北斗一号到北斗三号,从覆盖亚太到服务全球,从仰望星空到经纬时空……一次次创新发展,开辟了中国北斗的新路径;一场场科研攻关,助推了新质生产力的跨越!如今,湖北已经成为全国北斗产业五大重点区域之一,以“北斗+”赋能千行百业提质升级,湖北北斗人将在科技自立自强的征途上孜孜以求,逐梦苍穹!

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