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中国科学报|北斗团队：推动中国卫星导航走向全球｜弘扬新时代科学家精神


作者 | 秦志伟

中国科学报|北斗团队：推动中国卫星导航走向全球｜弘扬新时代科学家精神
本文插图

导航卫星真空热试验 。中科院微小卫星创新研究院供图
“还叫北斗团队吗？我们应该叫‘北斗战神队’！”近日 ， 中科院微小卫星创新研究院（以下简称卫星创新院）院长、“北斗三号”卫星系统总指挥龚建村在该院举办的“弘扬新时代北斗精神 ， 助推创新院跨越发展”专题报告会上说道 。
今年7月31日 ， “北斗三号”全球卫星导航系统正式开通 ， 这标志着我国建成的独立自主、开放兼容的全球卫星导航系统可以为全球用户提供服务 。
历时11年 ， 这支团队攻克50余项关键核心技术、推进500余种器部件国产化研制、实现核心器部件国产化率100% ， 先后完成12颗北斗导航卫星的研制和发射 。 “新时代北斗精神与‘两弹一星’精神和载人航天精神是一脉相承的 ， 具有鲜明的时代特色 。 ”龚建村说 。
要造福全人类
卫星创新院副院长、“北斗三号”系统卫星总设计师林宝军在专题报告会上说 ， 他更喜欢用湛卢剑比喻北斗 ， “这是一把仁者之剑 ， 中国北斗不是为了称霸世界 ， 而是要造福全人类” 。
2009年9月18日 ， 曾任神舟飞船应用系统副总设计师的林宝军从北京来到上海 ， 担任“北斗三号”卫星系统总设计师 。 这对他来说是一个全新的开始 。
2011年10月 ， 中国第二代卫星导航系统重大专项试验卫星工程启动 。 “首发星是最大的考验 ， 那时压力非常大 。 ”林宝军说 ， 有上百项关键技术等待研发 。
当时这支队伍只有81名成员 ， 平均年龄31岁 。 “大部分人是第一次干 ， 大家信心满满 ， 像是打了鸡血 。 ”林宝军说 。
“北斗三号”卫星系统地面试验验证主任设计师李绍前在2012年8月加入这支队伍 ， 在他看来 ， “初生牛犊不怕虎 ， 前面哪怕是刀山火海 ， 我们也想去闯一闯” 。
2015年3月30日 ， 新一代北斗导航卫星首发星成功发射 ， 这既是中科院在导航卫星领域的“破冰”之作 ， 也标志着北斗卫星导航系统从区域走向全球 。
林宝军激动地说 ， 我们“立足国人自己的技术把北斗完成 ， 中国人的大厦不能建立在别人的地基上” 。
这支队伍通过技术创新 ， 攻克了53项关键技术 ， 取得了“功能链”设计理念、基于相控阵的Ka星间链路技术、无缝切换时频基准、龙芯CPU等多项创新性突破 ， 实现关键器部件100%国产化 ， 彻底扭转了卫星关键器部件依赖进口、受制于人的局面 。 从此 ， 北斗的目标从“保三争二” ， 改为比肩超越GPS 。
与此同时 ， 北斗“战神队”也逐渐成型 。
“400多米”仅是一天的工作量
“北斗三号”卫星系统的重大技术创新之一是采用“长征三号”运载火箭加远征一号上面级 ， 将卫星直接送入目标轨道 。 “卫星就像乘了辆太空摆渡车 ， 不需要携带大量推进剂 ， 用不到1吨的重量 ， 实现原来3吨卫星的能力 。 ”李绍前解释道 。
然而 ， 这个方案最初却因为技术跨越过大饱受质疑 ， 几乎搁浅 。 例如 ， 卫星随上面级飞行过程存在温度控制问题 。 在长达6个小时的飞行中 ， 太空冷黑的环境下 ， 星上设备温度会下降至零下70摄氏度 ， 不能正常工作 ， 单纯靠蓄电池进行加热 ， 又负担过重 。
最开始 ， 研究人员的热控设计是类似烙饼的方案 ， 但效果不好 。 “北斗三号”卫星系统热控主任设计师李锴提出了另外一种烤香肠式的方案 ， 实现了目标 。 最终 ， 地面试验验证和热控“两家”联合把难题解决了 。
很快 ， 他们又遇到了更大的困难 。 卫星和上面级解锁 ， 分离面冲击将远超卫星设备抗冲击指标 。 在火箭与卫星的接口协调会上 ， 有人当场表示这行不通 。 但如果回到卫星不搭“太空摆渡车”、自带燃料变轨的方案 ， 将严重影响系统的建设进程 。


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