科学是有国界的,某些国家一直没有停止对中国的技术封锁。我们无法站在巨人的肩膀上,那么我们只能成为巨人。——致敬全体“北斗”研发人员

“我们不可能向中国人提供什么技术,但如果你们需要成品,我们美国可以与你们合作,一同发射卫星。”美国代表说话的口气十分傲慢。

国际形势错综复杂,如果北斗卫星无法成功发射,那么中国永远像是行走在漆黑的夜色中。不论是经济上,还是军事上,北斗卫星的发射都是刻不容缓的,但一代北斗卫星的研制初见雏形之际,中国科研人员依旧心急如焚,因为北斗卫星还缺乏一个核心部件。

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原子钟

提问:我们天天挂在口中的北京时间真的是从北京产生的吗?其实并不是,发布北京时间的国家授时中心位于西安临潼,而且更鲜有人知的是,在国家授时中心的某个地下室中,放置着一组神秘的仪器。

这台仪器叫做原子钟,在大多数情况下,原子钟作为一种授时的装备在我们生活中扮演着至关重要的角色。原子钟对温度十分敏感,因此这个地下实验室常年恒温恒湿,如果工作人员需要进入,还得做一次全身的风淋,避免身上灰尘的带入。

随着对原子钟的不断研究,不同型号的原子钟设备纷纷被开发出来,最小的原子钟只有一颗米粒的大小,而最大的原子钟长度超过5米;最便宜的原子钟约1万元人民币,最贵的原子钟价值超过一百万元人民币。这样一台趋向于平民化的设备,却一度成为中国卫星技术的命门。

北斗卫星

2007年4月14日,79岁高龄的雷文琦院士十分忐忑,经过科研团队八个月没日没夜的实验研制,首颗北斗导航卫星终于竖立在发射塔架上,即将准备发射,全国的目光都聚焦在这里。随后火箭升空,全程毫无一丝纰漏。

火箭发射十分成功,但雷院士却依旧无法放松下来。由于卫星通信信道实行先占先得的原则,对于雷院士的团队而言(铷钟研制团队),只有卫星顺利升空并且传回了导航信号,才算真正取得成功,此时距离我国申请的频率有效期只有3天的时间。

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频率波段能不能顺利反馈?这关乎着巨大的经济效益,更为重要的是,这关系到所有中国人的颜面,也是对于欧盟背信弃义的最好反击。北斗卫星导航系统总设计师杨长风揭露过一个隐秘:在2004年北斗卫星的研发初期,因为我们在该领域的技术远远落后于西方国家,所以希望西方能分享一些经验给我们。

当时的欧洲伸出橄榄枝,邀请中国加入他们的卫星导航研发计划,为此中国投资了2.3亿欧元与欧洲共同研发这项高端技术,但我们还是太天真了。2005年后,随着欧洲一些亲美领导人上台,欧洲人将中国踢出了这个游戏。

召之即来挥之即去,欧盟的所作所为让中国科研人员明白了一个道理:靠山山倒,靠人人走。欧盟的背信弃义激发中国科研人员的决心,中华民族最擅长的不正是从零起步、克服万难吗?时间很紧张,国际电联就给了中国一年时间,如果我们在这一年内无法得到卫星频率,那么一切辛苦都将白费。

从零开始的北斗

在北斗系统没有研发完成前,世界上只有美国、俄罗斯、欧盟拥有成熟的相关技术。为了填补这方面的短板,上世纪九十年代,我国制定了北斗卫星导航系统“三步走”的发展战略。

导航系统的关键在于对时间的精准测量,哪怕是一丝微乎其微的偏差都会极大地影响导航精度。在卫星导航系统中,1纳秒(十亿分之一秒)的时间误差将导致0.3米的距离误差。这就产生了一个问题,中国当时并没有能力研发如此精准的星载时间测量仪器,那么卫星系统的准确性将受到很大程度上的干扰,所有的问题都指向了一个核心设备——原子钟。

上世纪60年代,科研人员才开始摸索一片空白的原子钟领域。虽然中国也启动了自主研发原子钟的计划,但是地面的原子钟要应用到卫星上,又将面临许许多多的问题,一方面,原子钟的体积和重量无法得到有效的压缩,另一方面,作卫星用途的原子钟所需的各项指标远比地面高。

我们自己造

被迫无奈之下,中国决定向美国购置一批原子钟,美方傲慢的态度让中方代表十分气愤,甚至于当中方科研人员希望得到一些关键性的指标的时候,美方淡淡地说:我只能达到这个指标而已,再高的我就要对你进行技术封锁了,更不可能给你们技术转让。

美方一口咬死了条件,即使中方要更高指标的成品,美方也拒绝提供,这等于说是美方在用高价向中国倒卖次品原子钟,专家组明白将希望寄托在美国身上,无异于坐等天上掉馅饼。

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“没有枪,没有炮,我们自己造。”

国内的科研环境远不如国外,为了做保密工作,甚至于连搬运器材的人手都不足。为了争分夺秒做完前期所有研制任务,所有参加研发的工作人员都行动了起来,搬设备、扛电缆、架设线路,随后就是200多小时的高强度测试。这是身体和精神上的严峻考验,不论是院士还是技术人员都奋斗在科研一线工地。

2007年,中国的第一颗导航卫星发射,北斗卫星搭载的四个铷原子钟,全部都是用中国自主研发的。“北斗”卫星总师谢军仰望着天空,扬眉吐气道:中国再也不会买你们的星载原子钟了。由于中国如期得到了卫星传送而来的电波频率,按照卫星通信信道实行先占先得的国际惯例,中国宣布将使用与伽利略相同的频段发射北斗二号,抢占伽利略计划使用的频段,使欧洲的导航系统陷入两难境地。

勿谓言之不预也,出来混迟早要还的。

自2012年10月,第16颗北斗导航卫星成功发射后,北斗卫星导航系统已经建设完成。它是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统并称全球四大卫星导航系统。从北斗三号开始,卫星全部采用自主研发的铷原子钟。

中华民族是一个善于创造奇迹的民族,一代又一代的“北斗”学者无私地将自己所有青春都奉献给了祖国。正如北斗在天空中为千千万万中国人民指引道路,这些默默付出的学者一路披荆斩棘,引领华夏文明走向世界前端,他们才是真正的“明星”。