《焦点访谈》 20171118 天上“北斗”亮晶晶
现在，我们要去一个不太熟悉的地方，一般都会打开手机导航，既精确又快速。其实，这只是卫星导航最常见的一个应用。随着移动互联共享服务的普及和进步，卫星导航已经渗透到我们现代生活的很多地方。而说起卫星导航，不少人过去用的比较多的、也比较习惯的是美国的GPS。但如今，随着北斗三号全球组网卫星的成功发射，属于中国人自己的全球卫星导航系统正向我们大步走来。
11月5日19时45分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射两颗北斗三号全球组网卫星。
“这次发射的精度是非常高”，北斗卫星导航系统总设计师杨长风说：“这个精度我们打个比方，打靶的话，十环是最高了，我们这个得分就是十加，精度达到这么高”。
这是北斗三号卫星的首次发射，这标志着中国北斗卫星导航系统步入全球组网新时代。与之前的北斗一号和二号相比，北斗三号除了服务区域由区域覆盖扩大到全球覆盖外，在精度和可靠性上都有很大的提高。其单星设计寿命由以前的8年提高到10至12年，并首次提出“保证服务不间断”指标。
杨长风说：全球组网系统进入新的时代，全面开始实施全球组网计划，一共要30多颗星，这个首次发射的成功就是作为我们的一个进军号，我们的大战，已经全面启动。
“北斗三号”卫星的发射，也意味着中国北斗从国内覆盖、到亚太区域覆盖、再到全球覆盖“三步走”规划的第三步正在稳步推进——全球组网完成之后，北斗导航系统将实现全球服务能力，成为全球导航系统。
而现在，个人位置服务、气象应用、道路交通管理、铁路智能交通、海运和水运、航空运输、应急救援、精密授时、精细农业……在许多领域，卫星导航系统都在发挥着很大作用。“卫星导航是提供时间和空间基准的，时间空间基准的信息实际上是作为国民经济建设、国防建设、社会发展和人民需要一个基础信息，这个信息说句实在话是全方位的”，杨长风说。
提到卫星导航系统，以往人们习惯想到美国成熟的GPS（全球定位系统），但对于一个大国来说，卫星定位，这种重要的空间信息基础设施，只依赖于别人显然是不行的。“如果是说靠外国人的系统来提供时间和空间基准信息的话，无外乎高楼大厦是建在别人的基础上”，杨长风说：“比方说，金融你要用美国的GPS进行授时的话，它只要稍稍在时间方面，系统不提供这个数据的话，整个金融系统就瘫痪了。”
卫星导航系统关乎国家安全，但要建造自己的卫星导航系统，又谈何容易？首先面临的难关就是导航所必须的设备——原子钟。导航的核心是时间测量，而要实现精密的时间测量，只有原子钟能做到。杨长风说，没有这个时钟，它的位置基准提供不了，时间基准提供不了，北斗系统就是一个空中楼阁，是废的系统，所以，原子钟是整个系统的一个核心的核心。
高精度的时间基准技术直接决定着系统导航定位、测速和授时功能的精度，对整个工程成败起着决定性作用。可以这么说，原子钟就是导航卫星的“心脏”。
杨长风介绍，研制初期，咱们技术能力有限，当时还是想通过引进原子钟，但是要到后来真正开始引进以后，人家就不给你了。原因就是他们对我们进行技术控制。
核心技术是最大的“命门”。只有把核心技术掌握在自己手中，才能真正掌握竞争和发展的主动权，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。自主创新是杨长风他们选择的道路。“核心、关键技术,必须要自己把它突破,不能受制于人”,杨长风说：“我们的北斗人说了这样一句话,‘六七十年代有原子弹，我们的北斗人一定要有我们自己的原子钟’”。
杨长风他们成立了三支队伍同时开展研发，并在基础理论、材料、工程等领域同步进行推进。他们给自己制定了目标，研制误差仅有10的-12次方的原子钟。
杨长风说，可喜的是这三支队伍，研制出来的东西都上天应用了，而且效果比国外引进的效果还好，现在已经到了300万年差一秒。
导航卫星发射上天的前提是要有合法的轨道位置和频率资源，这是世界各国必争的宝贵资源。2000年我国在国际电联组织争取到了轨道位置和频率资源，但这不是永久的，必须要在7年的有效期内发射卫星，并成功收到信号，才算是真正占有这块“太空国土”，否则就是自动退出。而这个轨道位置和频道资源是杨长风他们的北斗团队背水一战抢下来的。
按照原定的北斗卫星导航系统建设计划部署，我国是在2007年年底发射首颗北斗导航卫星，但是如果按照这个时间，好不容易申请的轨道位置和频率就过期了。为了保留这个轨道位置和频率，北斗团队夜以继日，终于赶在2007年4月初的时候，进入到了最后的发射阶段。但是新的问题出现了。
运载上了发射塔架后，杨长风们正在进行第三次总检查时，突然卫星应答机异常，杨长风说：“这个应答机是个什么东西，相当于一个手机跟天上地下要进行互联的，有了这个应答机才能知道，天上的信号和地下的信号才能够联通”。为了确保拿到这个频率资源、要有这个信号，杨长风他们还是决定要把这个应答机取出来进行修复。
由于这颗卫星带着占领频率资源的“使命”，所以此时留给杨长风他们用来修复的时间只剩下了三天。为了万无一失，不带任何一个微小问题上天，他们经过仔细研究后决定对卫星“开膛破肚”，他们爬上塔架打开火箭、拨开卫星，拿出有问题的应答机设备，从西昌赶到成都，从零开始，重新进行检验测试。“三天把它拿下来了，把这个问题解决了。那三天说句实在话，心情是紧张、沉重，压力也很大，72小时基本上没合眼”，杨长风说。
2007年4月14日4时11分，这颗肩负着重要使命的北斗卫星起飞，于4月17日20时许传回了信号。此时。距离国际电联的“七年之限”只剩下不到4个小时。
“第一组卫星信号发下来的时候，我们当时一个操场摆了一个桌子，摆了十几个接收机，同时接到这样一个信号的时候，当时整个操场的人都欢呼跳跃。我们胜利了！我们频率资源合法的地位，已经拿到了！我们整个北斗系统持续发展的道路已经开通了”，杨长风说。
在北斗导航卫星系统建设道路上，北斗人一步一个脚印，实现了跨越式的发展，甚至开创了很多只有北斗卫星才有的新技术。比如说星间链路，就是相当于星和星之间要形成一种互通互联。
卫星导航系统，实现对地面用户的服务，不仅要依靠天上的卫星，同时还要依靠地面的运行控制系统，也就是我们通常所说的地面站。地面站要不断对卫星进行轨道测量，对轨道位置进行确定，才能将准确无误的导航数据投入实际应用。
由于我国不可能像美国GPS那样，在全球建立地面站，为解决境外卫星的数据传输通道，北斗三号采取星间、星地传输功能一体化设计，实现了卫星与卫星、卫星与地面站的链路互通。
星间链路就好比在各个卫星之间搭建起了一条通信网络，将地面站与卫星之间的通信扩展到卫星与卫星之间的通信。也就是说地面站只要对某一颗北斗卫星下了指令，那么这一指令就能够在卫星之间接连不断地传递下去，所有的卫星都能够按照这一指令运行，从而使得整个星座的运行能够保持准确无误。“有了这个星间链路以后，不仅极大地提高了我们国家导航卫星的导航精度，同时也减低了它对地面站的依赖程度，提高了整个导航卫星星座的这个自主程度”，航天科技集团五院北斗三号卫星总设计师王平说。
建设北斗卫星导航系统，最终就是为了应用，必须要服务千家万户、造福子孙后代。事实上，北斗系统这些年已成功应用于我国的测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等很多领域。
杨长风介绍：水利方面，我们进行大坝位置漂移的测量，毫米级的误差，它都可以测出来，如果大坝的漂移量大，它就可以预警。现在的精细农业,在整个的精耕细作方面，北斗基本上就相当于无人驾驶，包括土地要耕多深，行距要保证多大，而且什么时候要进行灌溉，要灌多少水，它都可以精确地控制到。
据我国权威部门统计，2016年北斗系统已实现产值2000亿，这其中并不包括由此产生的社会效益和间接效益。以这次北斗三号的首次发射任务为起点，我国将迎来北斗三号卫星高密度发射。到2018年年底，将有18颗北斗卫星发射升空，到2020年，将完成30多颗北斗三号卫星的全球组网，实现我们国家的综合导航定位设施、服务体系，造福人类、服务全球。
有一句大家比较熟悉的歌词是这么写的：“大河向东流，天上的星星参北斗。”而随着2020年北斗卫星的全球组网，不仅天上的星星要参北斗，今后会有更多地方要“参北斗”，能为全球提供优质服务。中国的北斗，也是世界的北斗。而北斗能走到今天这一步，关键的一条就是把关键技术掌握在了自己手里。这也告诉我们，只有自主创新，才能赢得主动权、赢得市场、赢得未来，才能有效助推创新型国家建设。