1994年，一首《好漢歌》紅遍了中國(guó)大江南北。自此，“天上的星星參北斗”婦孺皆知。為什么要“參北斗”？因?yàn)槟恪罢也坏奖薄睍r(shí)，抬頭看北斗七星就可以了。然而，并不是每次抬頭都能如此幸運(yùn)。

幸運(yùn)的卻是，那一年，北斗一號(hào)系統(tǒng)工程已經(jīng)立項(xiàng)，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)啟了與世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)跟跑的征程。2012年底，歷經(jīng)磨練的北斗二號(hào)系統(tǒng)建成并向亞太地區(qū)提供服務(wù)，具備了與世界并跑的能力，北斗三號(hào)則直接實(shí)現(xiàn)了并肩超越。北斗人用二十年的努力走完了美國(guó)、俄羅斯四十年的歷程，向世界證明了中國(guó)時(shí)間、中國(guó)方案和中國(guó)精度。

在北京一個(gè)陽(yáng)光明媚的午后，《中國(guó)報(bào)道》記者采訪(fǎng)了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊長(zhǎng)風(fēng)，聽(tīng)他將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的艱難發(fā)展歷程和成功背后的艱辛娓娓道來(lái)。

“我們需要自己的時(shí)空基準(zhǔn)”

中國(guó)北斗誕生之初，世界上已有兩大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：美國(guó)GPS、俄羅斯格洛納斯。已經(jīng)有其他導(dǎo)航系統(tǒng)了，我們?yōu)槭裁催€要下大力氣建設(shè)北斗呢？

“需要！”楊長(zhǎng)風(fēng)果斷地說(shuō)，“我們需要自己的時(shí)空基準(zhǔn)，用自己的衛(wèi)星系統(tǒng)來(lái)描述自己的時(shí)空位置，這樣在關(guān)鍵時(shí)刻才不會(huì)受制于人。”

楊長(zhǎng)風(fēng)告訴《中國(guó)報(bào)道》記者，在北斗工程誕生之前，我國(guó)也曾在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域積極摸索。1970年，我國(guó)成功建造了第一顆衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”，自此，中國(guó)航天事業(yè)開(kāi)始起步發(fā)展。在衛(wèi)星導(dǎo)航方面，先后研究過(guò)“燈塔一號(hào)”等技術(shù)探索試驗(yàn)系統(tǒng)，但均未建成正式系統(tǒng)。1983年，以陳芳允院士為代表的專(zhuān)家學(xué)者創(chuàng)造性地提出“用兩個(gè)衛(wèi)星定位一個(gè)目標(biāo)”，雖然它的區(qū)域不是很大，但是能夠在中國(guó)區(qū)域內(nèi)解決，而且精度比較高，花錢(qián)也不太多。

“正是由于利用通信衛(wèi)星進(jìn)行定位，這就是我們的導(dǎo)航系統(tǒng)有了獨(dú)特的短報(bào)文功能。”楊長(zhǎng)風(fēng)回憶道。

據(jù)了解，為了驗(yàn)證“雙星通信導(dǎo)航一體化”的設(shè)計(jì)，相關(guān)研究人員聯(lián)合了13家測(cè)控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)單位，在全國(guó)幾個(gè)衛(wèi)星測(cè)控站之間往返試驗(yàn)。1989年的一天夜里，正在做試驗(yàn)的研究小組第一次憑借雙星快速定位通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了精度30米的定位，這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)時(shí)的技術(shù)能力預(yù)期。大家一遍一遍互相問(wèn)：“實(shí)現(xiàn)了嗎？”都不敢相信自己的眼睛。

“按照現(xiàn)在看來(lái)，這個(gè)30米的定位精度不高，但在當(dāng)時(shí)的條件下是相當(dāng)不錯(cuò)的。最關(guān)鍵的是，這一核心技術(shù)取得突破后，才有立項(xiàng)的資格。隨后，科研人員馬上提出建設(shè)雙星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的立項(xiàng)申請(qǐng)?！睏铋L(zhǎng)風(fēng)如是說(shuō)。

終于，在1994年1月10日，國(guó)家批準(zhǔn)北斗一號(hào)工程立項(xiàng)。

“立項(xiàng)之后，衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)全面展開(kāi)研制工作，這期間的壓力很大?！睏铋L(zhǎng)風(fēng)告訴《中國(guó)報(bào)道》記者，“一是核心技術(shù)比較欠缺，二是當(dāng)時(shí)國(guó)家經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)比較薄弱，經(jīng)費(fèi)非常有限。為了保證北斗一號(hào)系統(tǒng)工程的順利推進(jìn)，主管機(jī)關(guān)想盡了各種辦法‘?dāng)D’經(jīng)費(fèi)，最終保住了這一工程?！?/p>

“北斗一號(hào)最值得一提的就是它解決了有無(wú)的問(wèn)題?！睏铋L(zhǎng)風(fēng)總結(jié)道，“1993年初，航天五院提出衛(wèi)星總體方案，初步確定了衛(wèi)星技術(shù)狀態(tài)和總體技術(shù)指標(biāo)。經(jīng)過(guò)艱苦卓絕的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，終于在2000年底建成北斗一號(hào)系統(tǒng)，使我國(guó)成為繼美、俄之后第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家?！?/p>

“雙星定位系統(tǒng)建成后，北斗系統(tǒng)是像世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一樣一步跨到全球組網(wǎng)，還是分階段走，又引發(fā)了爭(zhēng)議?！睏铋L(zhǎng)風(fēng)說(shuō)。最終，“先區(qū)域、后全球”的思路被確定，“三步走”的北斗之路由此鋪開(kāi)。“全球組網(wǎng)需要大量的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，現(xiàn)在回過(guò)頭看，當(dāng)時(shí)制定的‘三步走’方案更符合中國(guó)國(guó)情，更為世界提供了一種中國(guó)方案?！?/p>

4小時(shí)期限下

成功拿到頻率資源合法權(quán)益

衛(wèi)星空間軌道位置和無(wú)線(xiàn)電的頻率是一種有限的自然資源。根據(jù)國(guó)際規(guī)則，如果不在國(guó)際電聯(lián)內(nèi)合法登記，或在登記后的七年里沒(méi)有使用該頻率，你的衛(wèi)星就無(wú)法合法地使用該頻率資源。

2000年，正在籌劃全球?qū)Ш较到y(tǒng)的中國(guó)和歐盟，在當(dāng)年召開(kāi)的世界無(wú)線(xiàn)電大會(huì)上向國(guó)際電聯(lián)提出了擴(kuò)展衛(wèi)星導(dǎo)航頻率的呼吁。2000年4月18日，國(guó)際電聯(lián)批準(zhǔn)了中國(guó)申報(bào)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星的頻率和軌道，中國(guó)的北斗系統(tǒng)進(jìn)入了國(guó)際電聯(lián)的頻率總表，正式取得合法地位，只等衛(wèi)星發(fā)射，成功啟用。

“一顆衛(wèi)星的研制周期一般是五年，而北斗二號(hào)立項(xiàng)的時(shí)間是2004年，這就意味著留給北斗二號(hào)的時(shí)間只有3年。時(shí)間緊、任務(wù)重、責(zé)任重大。”楊長(zhǎng)風(fēng)感慨道，“但是沒(méi)有什么可以阻擋北斗人前進(jìn)的步伐。立項(xiàng)后，北斗人爭(zhēng)分奪秒，自定‘白加黑’‘5+2’的干法，最終在2007年4月初，衛(wèi)星伴隨著運(yùn)載火箭到了發(fā)射中心，本以為萬(wàn)事俱備只欠發(fā)射了。”然而，讓楊長(zhǎng)風(fēng)萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到的是在發(fā)射陣地進(jìn)行第三次總檢查的時(shí)候，衛(wèi)星應(yīng)答機(jī)出現(xiàn)了異常，信號(hào)不穩(wěn)定。

“這個(gè)應(yīng)答機(jī)相當(dāng)于我們的手機(jī)，是天上和地下進(jìn)行聯(lián)系的傳輸工具?！睏铋L(zhǎng)風(fēng)解釋道，“當(dāng)時(shí)可謂進(jìn)退兩難，把問(wèn)題徹底地解決，時(shí)間可能來(lái)不及；要不解決，衛(wèi)星上去后，可能拿不到信號(hào)。最終決定還是要徹底解決問(wèn)題，把應(yīng)答機(jī)從衛(wèi)星上拿下來(lái)處理。但拿下來(lái)又面臨著兩大難點(diǎn)，一是要在50米高的發(fā)射塔架上面給衛(wèi)星開(kāi)腸破肚，萬(wàn)一有一點(diǎn)閃失，就會(huì)造成整個(gè)任務(wù)的失?。坏诙€(gè)難點(diǎn)是取出應(yīng)答機(jī)后我們要?dú)w零，要把出現(xiàn)的問(wèn)題找出來(lái)。整個(gè)過(guò)程要進(jìn)行大量的試驗(yàn)，但研制應(yīng)答機(jī)的單位在上海，我們?cè)谖鞑．?dāng)時(shí)歸零只給了三天時(shí)間，三天往返上海和西昌是不可能的。專(zhuān)家們研究后決定，找附近具有這種試驗(yàn)?zāi)芰Φ膯挝弧Ｍㄟ^(guò)協(xié)調(diào)，我們?cè)诔啥颊伊艘粋€(gè)研究所?！?/p>

講到此時(shí)，還能明顯感受到楊長(zhǎng)風(fēng)的緊張和激動(dòng)?！爱?dāng)時(shí)我們負(fù)責(zé)歸零工作的同志，抱著應(yīng)答機(jī)沿盤(pán)山公路顛簸了五個(gè)多小時(shí)趕到成都。整整三天，通過(guò)各種各樣的試驗(yàn)，最終把問(wèn)題解決了。回來(lái)的路上，我們的同志像抱初生的嬰兒一樣一路把應(yīng)答機(jī)抱在手上，回到發(fā)射中心?！?/p>

2007年4月14日，我國(guó)第一顆首發(fā)的北斗二號(hào)衛(wèi)星成功地發(fā)射了。經(jīng)過(guò)三天的在軌測(cè)試，在2007年4月17日晚上8點(diǎn)鐘，在頻率只有四個(gè)小時(shí)的期限下，我們的接收機(jī)收到了衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，并得到了國(guó)際電聯(lián)的官方認(rèn)定，我國(guó)正式合法擁有了所申報(bào)空間位置和頻率資源。

“當(dāng)時(shí)我們?cè)谝粋€(gè)大草坪上等待信號(hào)，在十幾家單位的接收機(jī)同時(shí)收到信號(hào)的那一刻，大家都激動(dòng)地跳了起來(lái)，哭著相互擁抱……”講到此時(shí)，楊長(zhǎng)風(fēng)眼角泛起了淚花?！斑@承載著整個(gè)系統(tǒng)的希望，終于實(shí)現(xiàn)了，在那一刻壓力釋放了。可以說(shuō)，沒(méi)有這一次的背水一戰(zhàn)，就沒(méi)有如今的北斗系統(tǒng)。這一切都是北斗人用敢想敢干的工作作風(fēng)以及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神來(lái)保證的。”

“國(guó)產(chǎn)化我驕傲，國(guó)產(chǎn)化我心跳”

除了成功拿到頻率資源合法權(quán)益，北斗二號(hào)背后還有著很多令人震撼的故事。其中，最值得一提的非星載原子鐘莫屬。

衛(wèi)星導(dǎo)航要實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)間測(cè)量，前提是要有精確的時(shí)間基準(zhǔn)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是要有高精度的時(shí)鐘，也就是原子鐘，它是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的核心。北斗衛(wèi)星研制初期，原子鐘主要從國(guó)外進(jìn)口。

“2004年，北斗二號(hào)工程批準(zhǔn)以后，我們一開(kāi)始考慮繼續(xù)采取國(guó)際合作，從國(guó)外引進(jìn)原子鐘?！睏铋L(zhǎng)風(fēng)說(shuō)，“在和國(guó)外公司談判的整個(gè)過(guò)程中一切都很順利，但萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到的是，到最后簽協(xié)議的時(shí)候，國(guó)外公司突然變了臉，不給我們提供原子鐘，怎么辦？北斗人決定自己干！”

“中國(guó)人的脊梁不能靠外國(guó)人頂著，建立獨(dú)立自主的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，必須核心在手！”如今回憶起來(lái)，楊長(zhǎng)風(fēng)依舊充滿(mǎn)了激情。

在這種信念的支撐下，2005年，北斗人組織了三支隊(duì)伍你追我趕進(jìn)行攻關(guān)，僅僅用了2年時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有，從有到精，性能指標(biāo)不斷提高的銣原子鐘，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

“當(dāng)中國(guó)宣布星載原子鐘研制成功后，國(guó)外的原子鐘廠(chǎng)商馬上就主動(dòng)找上門(mén)來(lái)，條件出奇的好，價(jià)格也一降再降，但為時(shí)已晚，中國(guó)已經(jīng)決定用自己的原子鐘建設(shè)北斗系統(tǒng)?！睏铋L(zhǎng)風(fēng)自豪地說(shuō)，“從那以后，我們更加堅(jiān)定了北斗的關(guān)鍵器部件一定要百分之百的國(guó)產(chǎn)化?！?/p>

據(jù)了解，北斗人有句戲稱(chēng)：“國(guó)產(chǎn)化我驕傲，國(guó)產(chǎn)化我心跳”。所謂“國(guó)產(chǎn)化我驕傲”，就是我國(guó)自主技術(shù)已經(jīng)涉及北斗系統(tǒng)建設(shè)的各個(gè)方面?！皣?guó)產(chǎn)化我心跳”則是北斗人對(duì)北斗系統(tǒng)的高要求——系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行?！安煌诓糠謬?guó)外成熟的技術(shù)，我國(guó)國(guó)產(chǎn)化是在不斷摸索、不斷歸零中提升的。天不怕、地不怕，就怕半夜來(lái)電話(huà)。航天人最怕夜里接到出現(xiàn)故障的電話(huà)，因?yàn)椴恢酪鎸?duì)哪些新的問(wèn)題，出現(xiàn)的問(wèn)題有多嚴(yán)重。”楊長(zhǎng)風(fēng)說(shuō)，“北斗的質(zhì)量就是我們的生命，這是每個(gè)北斗人對(duì)高可靠要求、高質(zhì)量服務(wù)的莊嚴(yán)承諾。”

一年成功發(fā)射10箭19星

靠的是把細(xì)節(jié)做到極致

北斗三號(hào)系統(tǒng)一年內(nèi)完成10箭19星的發(fā)射，且100%成功，創(chuàng)下了世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)和我國(guó)同一型號(hào)航天發(fā)射的新紀(jì)錄。

“一年發(fā)射10箭19星，這個(gè)目標(biāo)絕不單單是‘多’的概念，高密度發(fā)射、在軌測(cè)試、快速組網(wǎng)等都需要我們做大量的工作，而且每一個(gè)細(xì)節(jié)都必須做到極致，才能確保萬(wàn)無(wú)一失。”楊長(zhǎng)風(fēng)說(shuō)，“2018年底向世界宣布北斗三號(hào)基本系統(tǒng)建成，提供全球服務(wù)，這是我們對(duì)世界的承諾?！?/p>

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，作為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師，楊長(zhǎng)風(fēng)承受著一般人難以承受的壓力。在這一年里，他的神經(jīng)幾乎每天都是緊繃的，每一次發(fā)射他都親臨發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)?！懊堪l(fā)一顆星，不到最后一刻，我的心都落不了地。過(guò)去一年，我和我的很多同事一樣，整整一年基本沒(méi)有休息過(guò)。我已經(jīng)60歲了，有時(shí)候也感覺(jué)特別疲乏，但只要任務(wù)一來(lái)，依舊能夠迎難而上，北斗事業(yè)是我畢生奮斗的方向?！?/p>

據(jù)悉，在自主創(chuàng)新方面，北斗三號(hào)創(chuàng)新使用了更先進(jìn)的技術(shù)為世界提供更優(yōu)質(zhì)服務(wù)，形成了星星組網(wǎng)、星地組網(wǎng)的復(fù)雜系統(tǒng)，極大提升系統(tǒng)的一體化水平，為世界提供了“中國(guó)方案”。

“北斗系統(tǒng)建設(shè)有300多家單位10萬(wàn)余人共同協(xié)作完成。2018年，北斗系統(tǒng)密集發(fā)射，有些一線(xiàn)主要技術(shù)人員在發(fā)射基地出差達(dá)到200多天。正是由于萬(wàn)人一桿槍的努力，才創(chuàng)造了北斗三號(hào)組網(wǎng)密集發(fā)射的‘中國(guó)速度’?！睏铋L(zhǎng)風(fēng)如是說(shuō)。

雖然北斗三號(hào)工程組網(wǎng)時(shí)間緊、任務(wù)重，但是在完成密集組網(wǎng)發(fā)射任務(wù)的同時(shí)，北斗人仍不斷追求卓越，比肩世界一流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到世界領(lǐng)先水平，定位精度不斷提升，在亞太地區(qū)從10米提升至5米，體現(xiàn)了“中國(guó)精度”。

楊長(zhǎng)風(fēng)如此感慨道：“上述成績(jī)的取得，靠的是北斗精神，即‘自主創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作、攻堅(jiān)克難、追求卓越’。北斗精神是‘兩彈一星’精神的延續(xù)與傳承，在當(dāng)年那么艱難的條件下，我們都可以創(chuàng)造奇跡。如今，我們更有信心在北斗精神的激勵(lì)下，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、集智攻關(guān)、群策群力，創(chuàng)造‘北斗奇跡’?！?/p>