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北斗|星耀天穹 福及人类——中国北斗全球卫星导航系统建设纪略( 三 )


然而，国际电联规定，各国均可平等申请新资源使用权，但必须在7年有效期内发射导航卫星，并成功接收传回信号，逾期则自动失效 。为保住2007年4月17日这一最后“窗口”，北斗工程上下进行全系统总动员和大会战，抢在当年2月底完成卫星研制 。然而临射前，卫星上的应答机突现异常 。为确保万无一失，工程试验队果断将已矗立塔架的星箭组合体拆开，取出卫星应答机，72小时不眠不休，成功排除故障 。
2007年4月14日4时11分，这颗肩负重要使命的卫星发射成功；17日20时许，北京清晰地接收到来自这颗卫星的信号 。这一刻，距离频率失效最后时限已不到4个小时 。中国北斗在最后时刻“压哨破门”，拿到了进军全球卫星导航系统俱乐部的“入场券” 。
翻越“腊子口”
无“钟”之困、缺“芯”之忧、布“站”之难……自主创新的过程注定是艰苦的，但只有坚定不移地走下去，才能把命运牢牢掌握在自己手中
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，最不缺少的就是一个又一个难题和难关 。自主创新的过程注定是艰苦的，但北斗卫星导航系统的研发人员深知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 。
阳光总在风雨后，面对没有自己的原子钟和芯片、区域布站条件下实现全球服务等看似难以逾越的“娄山关”“腊子口”，北斗人凭借滚石上山的毅力和勇气，走出了一条自主创新、追求卓越的发展道路 。
“现在几点了？”这是我们生活中每天都要面对的问题 。而为我们提供答案的不是身边的钟表，而是天上的导航卫星 。授时是北斗卫星导航系统的一个重要功能 。跨海大桥、海底隧道，许多台起重机一起合作，动辄上千米的作业面，时间上差一点，就会“失之毫厘谬以千里” 。
授时精度取决于导航卫星的“心脏”——原子钟 。由于星载原子钟机理复杂、技术难度极大，美国、俄罗斯、瑞士等少数国家曾长期垄断这项技术 。遗憾的是，我国科研团队为北斗卫星设计的第一台原子钟效果差强人意，不仅在工作时经常出现“突跳”，精度与国际水平也相差甚远 。能否突破原子钟技术瓶颈，关系到我国北斗系统建设的成败 。
在中国科学院武汉物理与数学研究所研究员梅刚华的办公室里，至今收藏着几抽屉的试验品，它们被梅刚华视若珍宝，见证着课题组20年来的艰难求索 。“原子钟的核心部件微波腔只有一个胶卷大小，要在里面特定位置打几个槽，测量宽度和深度，在当年没有计算机模拟仿真技术时，只能一点点摸索、一点点打磨 。”梅刚华说，仅这一项技术，他们就进行了上百次试验 。最终，具有全新结构和工作原理的开槽管式微波腔研制成功，这一研究利用小体积原子气室激励出高强度原子跃迁信号，获得了中、美两国发明专利授权 。
除了武汉物理与数学研究所之外，航天科技集团空间技术研究院、航天科工集团二院203所等单位也对星载铷原子钟一系列关键技术开展攻关 。这是一项非常“熬人”的工作，为了保证24小时不间断测试，科研人员经常是白天调试，晚上盯在测试仪器前，观察数据，一测就是一整夜 。在日夜兼程进行调试的阶段，大家就像上了发条的“钟”一样连轴转 。2005年，航天科工203所交付了我国首批两台星载铷原子钟工程化初样鉴定机，标志着我国原子钟自主化迈出了一大步 。2007年，赶上了为争夺频率资源提前发射的北斗试验星，我国自主研制的星载铷原子钟上天服役 。2008年前后，梅刚华团队成功研制出具有完整自主知识产权、满足航天工程要求的星载铷原子钟正样产品，做到计时精度与美国GPS系统同期技术相当，打破了国外技术垄断和封锁，并批量用于“北斗二号”卫星，中国的北斗终于装上了一颗“中国芯” 。
如今，“北斗三号”全球系统上的星载原子钟计时精度达到100亿分之3秒，与美国GPS卫星最新一代星载铷钟并列，跻身国际顶尖水平，可以满足分米级导航定位需求 。打个比方，如果汽车装载了北斗卫星导航定位系统，那么它提供的位置精度比车道间距还要小，这样就能够帮助驾驶者规避堵车，也能保障行驶安全 。


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