logo

北斗总设计师:十年前背水一战抢下轨道位置和频率

央视11-14 13:35 跟贴 305 条

  央视网消息(面对面):天罗地网,中国卫星导航系统步入全球组网新时代。

  杨长风:北斗应用是无时不在,无处不有,只要你敢想,它就可以应用。

  责任担当,北斗人攻坚克难挑战一道道难关。

  杨长风:他们说我们拿到信号了,我们胜利了,我们频率资源合法的地位,已经拿到了。

  《面对面》,北斗卫星导航系统总设计师杨长风讲述北斗幕后故事。

  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。这是北斗三号卫星的首次发射,标志着中国北斗卫星导航系统步入全球组网新时代。

  记者:这次发射应该是相对顺利的。

  杨长风:这次发射的精度是非常高,这个精度我们打个比方,打靶的话十环是最高了,但是现在听说实际里面,十环还要加什么的,我们这个得分就是十加,精度达到这么高。

  我国是继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。卫星导航系统是重要的空间信息基础设施,我国从上世纪后期开始探索,并逐步形成北斗一、北斗二、北斗三三步走的发展战略,逐步从服务国内到亚太再到全球。然而在建设这个系统的过程中,却困难重重。

  记者:当时国家给你们主要任务是什么?

  杨长风:两个目标,一个目标就是,要建设世界一流的卫星导航系统,第二个就是2020年,还要实现四千亿的产值。

  2005年,当时正在建设的北斗二号系统的“原子钟”突遇问题。原子钟就如同一块“手表”,为卫星导航用户提供精确的时间信息服务。事实上,高精度的时间基准技术是卫星导航系统最核心的技术,直接决定着系统导航定位精度,对整个工程成败起着决定性作用,其重要性如同人的心脏。

  杨长风:当时咱们研制初期,咱们技术能力有限,我们当时还是想通过引进,但是到后来,要真正开始引进之后,人家就不给你了。

  记者:原因是什么呢?

  杨长风:原因是因为这个高精的东西,他们对我们进行技术控制。

  记者:原子钟的重要性在哪?如果没有,会怎样?

  杨长风:没有,这个系统基本上,是空中楼阁,它的时间没有了,以说这个原子钟,整个系统的一个核心的核心。

  国外的技术封锁,成为当时制约北斗卫星导航系统工程建设的最大瓶颈。也正是这个事情的发生坚定了杨长风他们自力更生的信念。

  杨长风:这件事情以后,从我们国家也好,还是北斗战线的全体人,得到了一个共识,核心关键技术,必须要自己把它突破,不能受制于人,当时有这样一句话,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。

  记者:当时对您而言,有没有类似军令状这样的压力?

  杨长风:实际上就是一种军令状。

  当时杨长风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,通俗的讲就是这个原子钟每十万年只会出现一秒的误差。但是要摆脱受制于人的被动局面,又谈何容易?为此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。

  记者:坦率地讲在当时研发阶段,有没有这样一种担心,在规定的时间内,完不成这样的任务?

  杨长风:我还真没有像你说的怕建不成,我还对这个方面有信心。

  记者:就是一直是很乐观、自信。

  杨长风:一直很乐观,成为一种自信,觉得肯定能够拿出来。

  就这样,仅仅用了两年的时间,杨长风他们就攻克了原子钟这个最大技术屏障。不仅如此,现在用在北斗三号上的原子钟,已提升到每300万年才会出现1秒误差的精度,完全满足了我国的定位精度要求和卫星的使用寿命。

  杨长风:这三支队伍都能够你追我赶,而且可喜的是最后这三支队伍,干出来的东西都上天应用了,而且应用的效果,比国外引进的效果还好,实际上到后来,我们这支攻关队伍长期不懈,我们的水平确实已经是一种跨越,现在已经到了10的负13次方,10的负14次方,10的负15次方。

  记者:精度越来越高。

  杨长风:越来越高了。这种能力就是逼出来的,最后你没办法了,逼到这个份上,我们科技人员就是靠着这种,叫作骨气也好,叫作努力也好,最后把它拿下来了。

  2007年,是我国北斗卫星导航系统建设史上关键的一年,在突破了原子钟这个屏障之后,新的难题又来了。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成功收到信号,才算是真正占有这块“太空国土”。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。

  杨长风:我一说起这个来,我是非常动情,当时在国际电联,申请这个频率的时候,国际电联有这样一个规则,你申请了频率以后,你要是不使用的话,你的使用权就拿掉,我记得是2000年4月18号,为什么我要提这个日子,七年以后。

  记者:就是2000年4月18号。

  杨长风:到2007年4月18号,如果你没有在这个频段和这个位置上,卫星在发射信号的时候,你要没有这种信号,你就自动退出了,这个空间国土的位置了。

  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,我们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。

  杨长风:2007年4月份,我们抢回来这个时间,伴随着运载上了发射塔架,上了这个发射塔架后,我们正在进行第三次,总检查的时候,突然我们的卫星应答机异常,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,当时发现这个问题以后怎么办,当时进行决策,事实上它就上去,因为它是不稳定,有时好有时不好,但是我们为了确保我们拿到这个频率资源,要有这个信号,我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的时间。为了万无一失,不带任何一个微小的问题上天,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。

  杨长风:那个时候,我们只能用汽车运过去,颠簸四五个小时,都是怀里抱着的,然后到了那以后。

  记者:为什么怀里抱着?

  杨长风:就是一个箱子,抱着防止车的震动。

  记者:就跟抱着自己孩子似的。

  杨长风:孩子一样的,这么保护着。

  记者:我特别想知道的是,那三天您怎么度过的?因为这是最关键的一个环节。

  杨长风: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。

  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”只剩不到4个小时。

  记者:您刚才这一讲,我其实觉得风险蛮大的,如果说三天这个问题没解决,意味着我们可能丧失了这个空间的国土了。

  杨长风:对,所以当时我说了我们抢占这个频率叫作背水一战。当时我记得我们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。

  记者:您当时在现场吗?

  杨长风:我当时在现场,我当时高兴激动得都流泪了,无意识地就热泪盈眶了,这是一种压力的释放。

  记者:您那时候最想和别人讲什么?

  杨长风:这个时候确实别的没想,想到的就是我们终于拿到了,这样一个信号,我给我们领导报告,我说我们这次拿到信号了,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。

  2011年7月27日,矗立在发射塔架上的第九颗北斗导航卫星发射在即,却乌云密布,天降雷雨。通常,遇到雷电天气,大多数航天发射任务就会推迟。但是,北斗卫星导航系统不行!必须要“零窗口”发射。

  记者:零窗口是什么概念?

  杨长风:零窗口的意思就是,必须在规定窗口的,这个时间内发射掉,就是只有这个时间,你要具备这种能力。

  记者:就是提前错后呢?

  杨长风:提前错后的话,当然它有一个窗口前后错20分钟都可以,但错20分钟以后,对我们整个的运载工具,对我们卫星姿态控制的调整,它就要浪费很多的燃料,当时预报的时候白天有雨,到了晚上发射的时候,没有雨,晚上以后就是临发射的时候,实际上雷电雨比白天还大。

  当时,气象预报是决策的唯一依据。大家在等,也是在盼,40分钟的发射窗口一点一点过去了,还是没有一点好转的迹象。就在发射窗口关闭前5分钟,气象预报雷电可能会有一个短暂的间歇。机会稍纵即逝,北斗团队果断决策,火箭带着卫星破云而出。

  记者:谁拍的板,决策?

  杨长风:那是我们最高的指挥长,这个决策之后,觉得可以在这个时间段发射,有一个我们的空间通道上面,在这段时间没有雷电,发射完以后,当时还真是比较巧,发射完以后可能只有几十秒,结果又有一个雷击。

  记者:对发射会有影响吗?

  杨长风:已经发射上去了,只要发射上去,因为发射上去只要一百多秒,我们当时说真幸运,如果当时没发射的话,整个发射场,后果真不堪设想,虽然说是科学的决策,但是也有一种幸运在里面,你看地面一团漆黑。

  记者:漆黑是因为什么,停电吗?

  杨长风:雷电击了以后,把那个电器。

  记者:指挥大厅?

  杨长风:不是指挥大厅,发射现场,发射塔那边漆黑了,所以说这些东西都是一种风险,也是一种担当。

  正是这种责任、担当,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。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。

  杨长风:这个星间链路相当于什么呢,就相当于星和星之间,要形成一种互通互联。

  记者:要建座桥似的。

  杨长风:对。

  记者:当它建成之后,对于整个导航系统会带来什么样的颠覆性变化?

  杨长风:主要是它的精度可以提升,提升到两倍左右,这个星间链路。

  在北斗人看来,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:比方说我们的交通,交通部使用了我们北斗系统以后,有一个全国的交通监管系统,对咱们危险品的运输车,和我们的旅游客车,或者长途客车实时监控。这个监控目前的规模,已经达到480多万辆。去年他们做了一个统计,事故率跟原来的同期相比,已经减少了50%,再还有人员的伤亡率也降了50%。你比如说水利,我们进行大坝位置漂移的测量,原来没采取这种手段的时候,精度不高,现在用了北斗卫星导航以后,只要你有毫米级的误差了,它都可以测出来,测完以后,如果大坝的漂移量大,它就可以预警,告诉这个地方的预警的范围达到什么样一个程度,人们就要被提醒。刚才我说的农业方面,现在的精细农业实际上就用我们的北斗,在整个的精耕细作方面,基本上就相当于无人驾驶,包括土地要耕多深,它都可以精确地给你测出来,然后你的行距要保证多大,它可以精确地给你测出来,而且你什么时候要进行灌溉,要灌多少水,它都可以精确地给你控制到。

  据我国权威的部门统计,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。

  记者:作为总设计师,您未来对于整个所从事北斗导航,这样一个系统计划,您个人还有更高的目标吗?

  杨长风:未来实现我们国家的,综合导航定位设施,一个服务体系,这是我们未来要争取的一个目标,这个目标我估计,在2030年就会实现,这可能是我们北斗四代的发展目标,造福人类、服务全球,这就是我的一个最大的目标。

原标题:中国北斗总设计师揭秘:研制经历 幕后故事

热门跟贴
大家都在看