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湘籍航天人丨楊長風:航天夢 參北斗
2019-04-25 07:57:14 [來源:湖南日報]     [作者:]     [責任編輯:[責編:李 慧]]      字體:【神州集運香港】

楊長風 通訊員 攝

製圖/陳陽

■名片

楊長風,湖南南縣人。現任北斗衞星導航系統工程總設計師。長期從事我國衞星等航天器研製、航天系統總體設計和航天工程技術和管理工作,獲國家部委級科技進步獎多項,全程參加或主持從北斗一號試驗系統、北斗二號區域系統到北斗三號全球系統共三代北斗衞星導航系統的論證設計、工程建設和組織管理工作,為我國北斗衞星導航系統建設發展作出了重要貢獻。

湖南衞視《新聞當事人》記者 童歡 撰稿

湖南日報·新湖南客户端記者 易禹琳 整理

逐夢航天,“胸懷天下,敢為人先”的湖南人寫下了一個個傳奇。在第四個“中國航天日”到來之際,我們來聆聽湖南南縣人、北斗衞星導航系統工程總設計師楊長風,講述那些不為人知的“北斗故事”。

衞星導航的中國速度了不起

2019年4月20日22時41分,第44顆北斗導航衞星,即北斗三號系統首顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衞星成功發射。北斗系統包含傾斜地球同步軌道(IGSO)衞星、中圓地球軌道(MEO)衞星、地球同步軌道(GEO)衞星3種軌道衞星,這種混合星座設計是北斗系統獨有、國際首創,將有效增加亞太地區衞星可見數,為亞太地區提供更優質服務。

“IGSO就是我們這一次任務發射的衞星。IGSO實際上對提升我們整個系統的完備性,提供了更加好的服務精度。所以,今年我們還要發射8到10顆星,其中就有我們的IGSO星,還有我們使系統穩健提升的6顆MEO衞星。它們使我們的系統更加完備,服務性能更好,功能更加豐富。”楊長風説,“實際上,不只為亞太地區提供優質服務,我們提前兩年已經向全球提供服務了。這幾年,我們真正地體現了北斗系統的中國速度,也可以説是世界導航史上的一個奇蹟。一年發射10箭19星。”

“被迫”誕生的中國原子鐘

北斗三號系統空間段由30餘顆衞星組成,為全球用户提供導航定位等服務。在導航系統中,原子鐘可以説是系統的“心臟”,為衞星導航用户提供精確的時間信息服務。高精度的時間基準技術是衞星導航系統最核心的技術,直接決定着系統導航定位精度。如果沒有原子鐘,那麼整個導航系統將沒有意義。

楊長風説:“最初,因為我們的任務要求比較緊,我們在這方面的基礎相對來説比較薄弱。所以,當時還是想買國外現有的產品,來加快我們的速度。但通過幾輪談判,到最後要籤合同的時候,人家不給了。實際上它是禁運,控制這種高精尖的東西,不賣給我們。”

原本的計劃被打亂,成為當時北斗衞星導航建設的最大瓶頸。但這也激起了全體北斗人的鬥志。買不到,自己造。

“我們舉全國之力,組織了3支隊伍,同時幹,你追我趕。兩年多的時間,3支隊伍都拿出來了成績。衞星上天后,性能指標比我們當初想買的還要好。有一個插曲。我們的原子鐘研製出來以後,人家又同意賣給我們了,而且價格降了一半。但我們還是堅持用我們自己的。因為我們造出了核心關鍵器部件,國產化的信心增強了。”楊長風説。

現在,北斗系統自主研製的原子鐘,已提升到每3000萬年才會出現1秒誤差的精度,完全滿足了我國的定位精度要求和衞星的使用壽命。

保衞空間國土的背水之戰

現在,北斗衞星導航系統正在以中國速度發射全球組網衞星,提前2年服務全球,為人們的生活帶來越來越多便利。但鮮為人知的是,第一顆北斗導航系統衞星差一點沒有按時發射。那段經歷,楊長風用“驚心動魄”來形容。

楊長風説:“那是保護我們空間國土的背水之戰。這就是北斗二號的第一顆星。北斗衞星導航系統在發射的時候,有一個先決條件,必須要有國際電聯規定的這樣一個頻段。相當於頻率的使用權利,這是國際電聯規定的。2000年,我們向國際電聯無線電管理委員會申請了這樣一個頻率以後,它的規則就是申請之日起,7年內申請方的系統必須開始使用。這意味着,我們必須在2007年發射我們的北斗衞星;如果沒有發射,頻率的資源就沒有了。如果再申請的話,必須先把這個位置讓給別人。寶貴的頻率資源,只有這麼多。”

為了加快進度,全體北斗科研人員進入了幾乎全年無休、日夜交接上班的狀態。2007年4月,一切準備就緒,火箭在塔架上蓄勢待發;最後一輪檢查時,卻發現了問題。

“2007年4月上旬,我們到了發射基地,到了塔架上面。在第三次總檢查的時候,發現我們的應答機異常。這個應答機是什麼?相當於我們的手機,讓天上的衞星和地面接收站形成互聯互通。如果應答機壞了,等於衞星沒有無線電信號;沒有無線電信號,就拿不到合法的頻率資源,就沒有空間國土的合法地位。最關鍵的時候,出了這個問題,我們非常揪心。北斗科研人員必須在3天時間內解決這個問題。”楊長風説。

應答機的科研單位在上海,3天時間往返於西昌和上海之間,並修復應答機,絕無可能。各方協調之下,我們決定在成都一家科研單位修復應答機。時間緊迫。光取出應答機,就是一個相當複雜的過程。

楊長風説:“在發射塔架上,在衞星的肚子裏面實行‘外科手術’,開一個窗口,讓人進去,從裏面把應答機取出來。在這個“開膛破肚”的過程裏,必須保證萬無一失。把它拿下來,如果哪個地方,有一絲一毫的操作不當,其他系統就可能受到損害。”

最終,應答機順利取了出來。那時,西昌還沒有高速公路和機場,科研人員只能抱着應答機坐車走山路,到達成都那家科研單位完成修復後,再坐車趕回來。

“一説起這個場景,我就要流淚”

楊長風説:“我們把它裝上去,4月14日衞星發射上去了。經過兩天調試,信號發下來了,接收到了。一切都好了。當時,我們在操場上排隊,一個個歡呼雀躍。一説起這個場景,我就要流淚。這是一種壓力的釋放,更是完成任務的一種喜悦。這項工作關係到整個北斗系統,關係它未來的發展。接收不到信號,就沒有現在的北斗系統。”

中國北斗衞星導航系統雖然建設起步較晚,但後來居上,走出了一條有中國特色的衞星導航建設道路。因為在全球範圍內布站受限,為解決境外衞星的數據傳輸通道,北斗三號採取星星、星地傳輸功能一體化設計,實現了衞星與衞星、衞星與地面站的鏈路互通,研發出了獨特的“星間鏈路”。

獨創“星間鏈路”,打破全球布站僵局

楊長風説:“GPS、格洛納斯等是全球布站。當時,我們不可能在全球布站。所以,我們必須要實現星星相連,互聯互通。這樣的話,我們就可以達到整個星星組網、天地組網和地地組網的要求。”

“星間鏈路”系統建成後,北斗衞星導航系統精度提升了兩倍。300多家單位8萬餘人蔘與的北斗衞星導航系統,可歸納出5個“千”“萬”:千軍萬馬的參與,千辛萬苦的努力,歷經千難萬險的考驗,才能服務千家萬户,最終造福千秋萬代。北斗衞星導航系統最終是要服務於大眾的,北斗人深知這一點。

楊長風説:“今後,沒有共享單車亂停放的現象。因為要到指定的區域,才能夠鎖定共享單車。如果沒到這個指定的區域,也就是電子圍欄的管轄區,就鎖不上,就得一直掏錢。某種意義上説,在加強城市管理上,它會起到很好的作用。”

據我國權威部門統計,2018年北斗系統已實現產值近3000億元。到2020年底,我國將完成30多顆北斗三號衞星的全球組網。北斗系統將以更好的精度、更強的服務,服務全球,造福人類。

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