他们，用接续奋斗托举起“中国北斗” ——北斗全球导航系统背后的科研工作者故事

2020年6月23日9时43分，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空，约30分钟后进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。至此，我国北斗工程完成了“三步走”战略，55颗导航卫星在天疆部署出一盘“大棋局”。

这些闪耀在苍穹的北斗卫星，每一颗都凝聚着科研人员的心血与奉献。几代北斗人经过近30年探索实践，见证了北斗系统从无到有，从有源定位到无源定位，从服务中国到服务亚太，再到全球组网的发展历程。

选择自力更生、自主创新的道路，需要志气和勇气，更需要执着和热忱。北斗人始终坚持“自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越”的精神，用匠心打造精品，创造出“中国北斗”一个又一个奇迹——他们，才是夜空中最亮的星。

永葆北斗的风骨与灵魂

讲述人：北斗一号卫星总设计师、中国工程院院士 范本尧

听闻北斗三号最后一颗全球组网卫星发射成功的消息，我既欣慰，又兴奋。从1994年立项开始，经过几代北斗人的艰苦奋斗、攻坚克难，我们终于建成了世界一流、有中国特色、自主创新的北斗卫星导航系统。

如果说自力更生是北斗的风骨，那么自主创新则是北斗的灵魂。

北斗卫星导航系统的先进性和独创性主要表现为：

首次成功采用了由“3颗地球静止轨道（GEO）卫星+3颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星+24颗中圆地球轨道（MEO）卫星”组成的多轨混合星座，提高了我国周边地区的定位精度，明显优于美国GPS，同时大大提高了星座的鲁棒性（即系统的健壮性）和生存能力；

在世界上首次成功采用了ROSS+RNSS导航双体制，不仅具备了系统的备份，同时又具有报文通信功能；

成功采用了先进的Ka频段星间链路，部分卫星首次使用了激光星间链路，组成了高、中、低轨星座间以及地面站间的通信链路，不仅提高了定位精度，也解决了国外无法建站的难题；

打破技术封锁，自主成功研制出导航卫星的关键部件，特别是核心部件星载高精度原子钟；

经过刻苦攻关，北斗卫星部件已100%实现国产化，打破了核心部件长期依赖进口、受制于人的局面。

我国发展卫星导航的起点可追溯到1969年，当时美国已根据多普勒测速原理，研制了“子午仪”卫星导航系统，为船舶实现一定量级的定位精度。我国也适时开展了卫星导航工程研制，命名为“灯塔一号”，至20世纪70年代末已完成技术攻关和初样阶段的整星各项地面试验。考虑到当时国外已开始了更先进的GPS导航系统研发，中央决定终止“灯塔一号”正样研制工作。项目研制虽然停止了，但通过“灯塔一号”，我们不仅积累了经验，还培养了一批高素质科研人员，为后来北斗卫星导航工程的研制打下了基础。

1983年，中国卫星测量、控制技术奠基人陈芳允院士首次提出“双星定位”原理。1990年前后，在他的主持下，我国利用在轨的两颗东方红二号甲通信卫星成功地进行了原理验证。后来，在航天五院童铠院士的组织下，又完成了卫星导航全系统的地面模拟实验，验证了工程大系统的可行性。1990年前后，我组织开展了双自旋导航卫星平台的技术攻关。1994年2月，北斗卫星导航系统工程正式立项。1995年，时任东方红三号通信卫星总设计师的我，为尽早满足用户导航定位的迫切需求，提出了导航卫星改用大容量的东方红三号三轴稳定卫星平台的建议，这样既能提高一倍使用率，延长三分之一寿命，还可缩短研制周期。由于第一颗东方红卫星定点失败，部分同志对此有顾虑。我详细分析了定点失败的原因，指出不是卫星方案和分系统的问题，而是局部质量问题，只要把好质量关，肯定能成功。最终，改用东三平台的建议得到了上级主管部门批准。

2000年10月和12月，我国连续成功发射两颗北斗卫星，标志着我国第一代北斗卫星导航系统的建立，使我国成为世界上第三个拥有卫星导航系统的国家。

20多年来，从方案到途径、路线再到功能，北斗始终保持着中国特色，而“自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越”的北斗精神也始终在一代又一代北斗人身上得以彰显。

目前，北斗四代正在论证中。如何进一步提高导航定位精度？如何与大数据、人工智能等领域创新融合，形成统一的国家时空基准系统？北斗作为其中的核心力量，任重道远。

朝着北斗出发，前行永无止境

讲述人：北斗二号卫星系统总指挥、总设计师 杨慧

参与北斗一代工作，是在北斗一号正式立项之后。北斗一号是我成长的摇篮，我对它充满了感恩之心。

2003年下半年，北斗要再立项，北斗一号总指挥李祖洪副院长和总设计师范本尧院士奉命组建队伍，我前往北斗二号报到。项目论证了约一年时间，2004年8月31号正式立项，我们马上着手设计工作。北斗二号虽已完成可行性技术论证，但还面临很多挑战。例如，作为时间维持系统中的关键技术，原子钟的活动受温度影响极大，为了让它稳定工作，技术要求是0.2℃的波动。然而在太空中，没太阳的时候是－273℃，太阳一照则达到150—160℃。在这样的温差环境下，要求原子钟每24小时只能变化0.2℃，难度较大。

面对一个又一个问题，我们不断提出想法，再验证，再推翻，一点点向前推进。那段时间用“激情燃烧”来形容一点也不为过。到了晚上，办公室的灯光总是特别亮。

我们就这样不停地连轴转，直到2007年4月，我们顺利把试验星“打”到了天上。

北斗是一个庞大的系统工程，需要高度的专业协作。卫星一入轨，就要展开20多米的太阳翼，这需要一系列操作。很多卫星在200公里的高度就与火箭分离了，我们要用自己的推进系统让它一步步“爬”到35780公里的高度上去。即便卫星完全入轨交付使用，也不代表大功告成。卫星在轨的寿命是十来年，在此过程中还有很多事情要做，包括如何避免它在太空中经历“狂风骤雨”（太阳风、电磁辐射、高能粒子辐射等）而“伤风感冒”。我们要一直呵护它，直至它寿命终结，再把它安全送入“坟墓轨道”，以免影响后来的卫星在同样的轨道上工作。

十几年来，我们一直默默地奋斗。无论白天还是黑夜，所有管在轨的同事24小时待命，因为遇到问题时响应要快，我们的处置标准是接到电话10分钟内必须发出指令单和要求。

记得去年北斗二号“打”最后一颗收官卫星，凌晨3点左右，我们下山去食堂吃夜宵。食堂为我们准备了庆功的啤酒。借着那瓶啤酒，我让自己嚎啕大哭了一次，本以为会如释重负，但在那一刻，心情却很复杂。

我们曾写过一篇文章，叫《北斗的“三生三世”》。从北斗一号到北斗三号，从无到有，从区域服务到全球服务，我们的灵魂、追求、目标、初心没变，却一次次脱胎换骨。建设北斗一号，是为了从无到有“求生存”，在我们的领空范围内有安全保障。建设北斗二号，是为“再生再世”服务。我们追求的是有效服务，即服务精度，以中国为中心覆盖1/3个地球。到了北斗三号，就是“三生三世”，北斗再一次脱胎换骨，系统精度更高，并且覆盖全球。

最近，北斗三号最后一颗导航卫星实现全球组网，好几代人的夙愿在我们这一代人手里实现了。然而，人们对于时间和位置的精度要求永无止境，这就要求北斗系统继续往前走。我们也将一直前行，朝着北斗，永无止境。

北斗人，用导航定位人生

讲述人：中国空间技术研究院西安分院导航所所长 蒙艳松

自2005年正式步入航天领域，我已与北斗工程结缘15年。加入北斗团队后，我潜心钻研，很快就开始负责多个星间链路预研和北斗二号试验星等型号任务。

2009年前后，北斗三号启动建设，目标是到2020年实现由区域向全球的跨越，建成“自主可控、服务全球、富有特色、局部领先”的世界一流卫星导航系统。中国空间技术研究院西安分院作为卫星有效载荷研制的主力军，曾负责北斗一号、北斗二号全部有效载荷的研制任务，当然要积极承担起北斗三号这一难度大、要求高的工程。当时，工程组织星间链路可行性论证，国家重大项目立项也进入了关键期，我们义无反顾地接过了北斗全球导航系统先期论证的重任，同时承担了涉及星间链路的全部三个重大专项研发课题。

北斗三号起点很高，要实现100%国产化，2到3年内要完成所有组网星的交付，难度可想而知。其中，建立星间链路是北斗系统实现由区域向全球跨越的基础和关键。

论证北斗三号全球导航系统星间链路的日子是难忘的。为了获得更优的比测结果，我们不断调整测试方案，反复梳理测试流程。正是在这种精益求精、追求极致的过程中，我们突破了一个又一个技术瓶颈，实现了性能指标从优到更优的跨越。

2013年，北斗三号试验星工程立项，需要在三种轨道30颗卫星星座中建立网络化、高精度测量型的星间链路，系统复杂、体制新、方案新、技术新，在国际上尚属首次。接下来的两年里，我们又开始与时间赛跑，跟技术较真，联合国内优势单位完成了三颗试验卫星载荷的研制、交付与在轨试验。我们在国际首次提出混合体制星间链路系统方案，突破了短信号精密测距、大规模相控阵天线在轨自主校准等全套关键技术，为北斗全球系统及时开展试验卫星工程在轨验证扫清了技术障碍。以星间链路为代表的关键技术均得到在轨验证，功能性能满足工程要求，使我国北斗导航卫星星间链路技术处于国际领先地位，圆满完成了试验任务。

试验星工程完成后，组网星任务接踵而至。我们努力推动组网星有效载荷性能的再次提升，同时打造了一支专业的人才梯队。如今，20颗组网星在轨运行稳定，我们通过打造出一批星上核心系统及产品，让全球定位导航授时精度全面满足用户要求，创造了导航卫星有效载荷的中国精度、中国质量与中国速度。

北斗人的工作并没有结束，我们将继续为北斗导航卫星系统的发展，为祖国的航天事业铸就新的辉煌。

“能提高北斗系统性能的事，我们干！”

2020年6月23日，北斗三号最后一颗组网星在西昌卫星发射中心成功发射。星箭分离71秒后，太阳翼成功展开，相比同轨道其他卫星缩短了约30分钟。这颗创新性地采用了太阳翼展开时序优化设计方案的卫星，通过箭载摄像头传回了“羽翼伸展，金光璀璨”的影像，为北斗全球组网留下了浓墨重彩的一笔。

为了实现这“精彩一展”，中国航天科技集团五院502所北斗三号控制分系统研制团队细心完善技术方案，多角度全方位验证，确保更改万无一失。

今年是我加入中国航天大家庭的第10个年头。10年来，我参与完成了31颗北斗导航卫星的研制，先后20次奔赴基地执行任务，经历了北斗二号、北斗三号的磨砺与洗礼，一步步成长为能够独当一面的北斗人。

2011年春，正值北斗二号密集发射期，我光荣地加入了北斗团队，参与到北斗二号研制任务中。正是在那里，我学到了职业生涯的第一课。

在发射场模飞测试北斗二号MEO（中地球轨道）双星时，开始很顺利，但从对日姿态转为对地姿态时，却出现了一个之前从未发生的现象，随后多次重复测试，该现象都不再复现。面对这个极小概率问题，团队并没有轻易放过。在主任设计师尹泉的带领下，我和另一位同事趴在测试间足足两天，仔细分析程序设计逻辑，再一一比对操作过程，终于找到了这个只可能在64毫秒极短时段内遇到的情况。问题解决了，我也从前辈似乎有些偏执的态度中深刻领会了北斗人“不放过任何疑点”的执着精神。正是这种精神，才确保了北斗任务一次又一次成功完成。

北斗三号组网初期，我被调入北斗三号研制团队。在主任设计师王雪涛和严嵘的带领下，我们以极少的人力完成了艰巨任务。

2015年，就在MEO试验双星发射前夕，型号队伍对卫星的姿态方案进行了优化论证，但这种方案在高轨卫星中从未使用过，而出厂前改状态更是犯了“禁忌”。要不要“吃这个螃蟹”？大家对此态度不一。作为负责软件的副主任设计师，我内心顾虑重重。争执不下之时，负责控制推进系统的北斗三号副总设计师高益军一锤定音：“能提高北斗系统性能的事，我们干！”

经过近一个月披星戴月的高强度工作，我们终于赶上了卫星在轨验证。看到完美的姿态曲线的那一刻，我真切地体会到了北斗人的担当。

今后，我和队友们将继续奋战在一线，把“打造更完美的北斗”理念应用于在轨管理，确保卫星在轨稳定运行并提供精准的服务。

“中国北斗”这样一路走来

1994年，北斗一号系统工程立项。

2003年，北斗一号系统建成，我国成为继美、俄之后第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

2004年，北斗二号卫星工程立项。

2009年12月，北斗三号立项。

2012年，成功建成国际上首个混合星座区域卫星导航系统，北斗卫星导航系统正式提供区域服务，北斗系统成为国际卫星导航系统四大服务商之一。

2018年12月27日，北斗三号基本系统正式向“一带一路”国家和地区及全球提供基本导航服务。

2019年12月底，全球系统核心星座部署完成。

2020年6月23日，第55颗北斗导航卫星成功发射，北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。