楊慧:
夜空中最亮的“星”
【《有話》第50期:夜空中最亮的“星”】北斗三號衛星導航系統最后一顆組網衛星在西昌發射,標志著北斗導航系統的全球組網時代正式開啟,也標志著我國將真正實現全球無差別的高精度定位。本期新華網《有話》邀請北斗二號衛星總指揮兼總設計師楊慧,講述幾代“北斗人”不服輸的攻關精神,展現北斗衛星系統傳奇的“三生三世”。

  大家好,我是楊慧,來自航天科技集團五院總體設計部。我本人從事北斗建設,是從北斗一號開始的。我現在是北斗二號衛星系統的總設計師、總指揮。

  可能大家對北斗的應用并不是那么清晰,但是我們很清晰的是GPS的應用。你出門上車第一件事,就要把導航打開,離了它你會覺得你都不認識路了。實際上你現在收到的信號,就有北斗的服務。所以北斗是以這樣一種潤物無聲的方式進入了大眾的生活。它不是以那種取代的方式,那種方式將給我們大眾生活帶來很多不便。遠洋捕撈的時候,如果你遇到海難,持有了北斗系統接收機,它不但讓你自己知道你在哪里,你還可以讓別人知道你在哪里,這就是我們北斗的特色服務。

  最后一顆北斗導航衛星,對我們來講確實是意義重大。因為它標志著我們國家的全球衛星導航系統全面完成。在北斗三號即將建成的最后一刻,我心情是非常感慨的。我忍不住要來介紹一下,北斗的“前世今生”。

  之所以選擇航天作為我的職業,對我來講是一個再自然不過的事情。因為我的父輩也是航天人,從小航天給我的印象就是神圣但不神秘。所以長大了,就像很多醫生的孩子要選擇當醫生一樣,我也選擇了航天作為我的職業。

  參與北斗一代工作,是北斗一號正式立項之后。那個時候我覺得國家正好需要有這個衛星導航系統。綜合下來,我們選擇了雙星定位系統。這是一個基于通信式的定位系統。北斗一號是我成長的搖籃,我對北斗一號充滿了感恩之心。

  北斗二號我接觸它的時候是2003年的下半年,那時候我們都知道可能北斗要再立項,并且是真正的無源導航系統。我們北斗一號的總指揮李祖洪副院長和總設計師范本堯院士奉命組建隊伍。而我奉命前往北斗二號報到。

  我記得我們論證了大概一年的時間。2004年這個方案經過了層層把關、審批。那天我們都知道這個已經進入了最終討論階段,其實我們很期待它馬上能批準下來。但其實,我們當時也并不是非常地有信心。原因很簡單,因為導航系統像一艘巨大的船,是個巨大的工程。一旦下水沒有回頭之路,就要不停地往前走,投資、人力、物力都是巨大的。另外,同期進去的很多項目的知名度都非常地高,而北斗在當時的知名度并不高。我們也還在想如果今年批不了,那就明年。

  那天下午,我們接到電話說:“告訴你們批準了!”我們當時特別高興。打電話的人告訴我們,不停地說怎么批準的,說我們這個項目沒有爭議,大家都非常支持。說北斗需要建設,有錢!

  我們特別高興。所以我們都會記得,2004年8月31號,北斗二號工程正式立項。

  激動過后,其實馬上就開始正式的北斗二號的設計。北斗二號雖然說已經完成了可行性技術論證,但是實際上還有很多路要走。首先,時間緊,為什么說時間緊?因為我們要申請相應的頻率軌道資源,而導航的頻率資源實際上是非常珍貴的。還有一個規則就是,如果你提交了這個頻率軌道資源的申請,在規定時間內還沒有把衛星打上去,那就得重新申請。相當于你的排隊再往后放。

  所以我們2004年正式立項,全院都動了起來,組織上上下下都動起來了。畢竟時間很緊,有很多的技術需要攻關。比如大家都熟知的原子鐘,這是時間維持系統中的一個關鍵技術。而原子鐘的活動受溫度的影響極大,所以你為了讓它工作得特別穩定,就要有一個非常好的溫度環境來保證它的運行。技術要求的是0.2℃的波動。

  然而,空間環境本身的波動特別大。太陽不像地球,還有很多大氣的衰減。在太空中,沒太陽的時候就是-273℃,有太陽一照則是150~160℃。這樣一個300多℃溫差范圍的環境下,要求這個原子鐘在每一個每二十四小時中只能變化0.2℃。它要求的是精準的0.2℃。所以要保證在那樣惡劣的環境下把溫度控制在這么精準的狀態,的確是一件比較難的事。

  可是當時大家全都忘了什么是難,我們面對一個問題又一個問題,不斷地提出想法、不斷地去驗證、不斷地去推翻,這樣不斷地往前一點一點地推進。那段時間真的是用“激情燃燒”來形容一點也不為過,加班絕對是常態。到了晚上,我們“導航”辦公室的燈光總是特別亮。

  用我們自己的話來說,連滾帶爬地。我們終于連滾帶爬地到了2007年4月份,我們把試驗星“打”到天上去了,趕在頻率申報失效的前幾個小時,也趕在歐盟之前。導航信號發了下來,讓我們后續正式組網所需要的頻率軌道資源占據了優勢。

  盡管飛行試驗星“打”出去了,信號發了下來。可是北斗工程是一個龐大的工程。它需要很多專業的協作,從來不存在某一點解決就大功告成這樣一個狀態。比如說,即便大家都知道衛星倒計時馬上要發射了。等你數完10、9、8、7,大家在鼓掌的時候,星箭一分離,你立刻轉移注意力到自己的工作上,馬上起身去做你的操作。

  因為我們的星在箭內是縮著、包起來的。那么衛星一入軌,就要把20多米的太陽翼展開,要把龐大的天線一個一個展開,要有很多操作。同時我們星箭分離那個點,很多衛星是在200公里的高度上分離的。我們要用自己的推進系統,讓它一步一步地“爬”到35780多公里高度上去。即便是衛星完全地入軌了、交付使用了,也仍然沒有大功告成。因為衛星在軌的壽命十來年,那在這個過程中也仍然有很多事情需要你來做。我們的衛星在軌道上,它經歷的那些環境:太陽暴、風暴、電磁暴,這些就是我們經常說的太空中的“狂風驟雨”。宇宙中它會下雨的、它會刮風的。這樣的天氣,它會讓你的衛星“傷風感冒”。

  這顆星指標沒有完成,這個星座也就不能穩定。所以這顆星如果延壽,它能活多久,你就一直得呵護著它。直到它壽命快要終結了,沒有再支撐下去的一些條件,你還要安全地把它送入“墳墓軌道”,不影響后來的衛星還在同樣的軌道上工作。所以整個呵護過程真的是沒有掌聲、沒有鮮花,一直默默十幾年往前走。

  我們所有管在軌的同志,從來不敢把電話離開自己。無論是白天還是黑夜,24小時電話都在我們的耳邊。因為響應要快,我們的處理指標是十分鐘。十分鐘內接到電話,指令單發出,要求發出,去處置它。

  我記得去年北斗二號“打”最后一顆”收官衛星”的時候,大家都知道這是最后一顆“收官”。“打”完了我們北斗二號的使命就完成了,就要交給北斗三號繼續干。 “打”完這顆星之后,我們記得是凌晨三點左右,從山上下來到食堂去吃宵夜。食堂的師傅們總是在這個時候,為我們準備上啤酒。慶功嘛,大家都很高興。一般來講我們到了這個點,匆匆喝一口粥就得走。那天下來以后,喝酒了。因為心中有太多感慨,借著那瓶啤酒讓自己嚎啕了一次。心情很復雜,用現在的一句流行話說叫“一言難盡”。為什么一言難盡?因為每次發射之前真的是很熬人的。你不停地在想、在腦子里過:曾經做過的事、還有哪些沒想到、還有哪些沒做好?

  我再也不用受這種煎熬了,好像我會如釋重負。但是同時,這么多年這樣過來了,想想又很失落。難道我以后再也不這樣了嗎?真的一言難盡。除了嚎啕,無以言表。

  其實到今天,我們再來看北斗。北斗經歷了北斗一號、北斗二號、北斗三號。我們曾經寫過一篇文章叫《北斗的“三生三世”》。為什么這么說?因為我覺得北斗無論從一號到目前的三號,靈魂沒變、追求沒變、目標沒變、初心沒改,都是為了建立我們國家的衛星導航系統。從無到有,從區域服務到全球服務。初心不變,但是它一次一次地在脫胎換骨。

  第一代我們建設的時候,就是為了從無到有,求生存。我們出了海要有安全的保障,在我們的領海范圍內要有安全的保障。所以說“一生一世”我認為這是在求生存,要有我們的生命保障線。

  當我們建北斗二號的時候,我們認為是“再生再世”為服務。我們追尋的是有效服務,即服務精度。以我們國家為中心三分之一個地球的覆蓋,這樣一個范圍。

  到了我們的北斗三號就是“三生三世”,我們要求的是奉獻。首先我們北斗系統的精度要求得更高,同時我們的范圍全球覆蓋。所以北斗三號再一次脫胎換骨,“三生三世”之后求的是奉獻,求的是性能和精度。

  就在最近,我們最后一顆導航衛星就要實現我們的全球組網。說實在的,心情很高興,但是很感慨。因為連你自己都覺得這是一個很難達到的事情,它居然如期完成。好幾輩人的夙愿,在我們這一輩人手里完成了。但同時我也并沒有那種考完了之后,如釋重負這樣一個心情。因為你還有很多的事要做。

  就像人們對服務的追求,因為人們對于時間和位置的精度要求是無止境的,那也就是要求北斗系統往前走,無止境。就像這個星座取的名字叫“北斗”。北斗它本來就是我們的指航星、指路星,就是指方向的。套用一句古話,路漫漫其修遠兮。北斗星是我們的方向,我們的團隊將一直往前走,朝著北斗,永無止境。

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