中國“北斗”37年征途：從一張白紙到世界一流導航系統(tǒng)丨大國工程我來建

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封面新聞記者 代睿

“北斗是一流的系統(tǒng)，我們有這個信心”。2020年8月，在國務院新聞辦公室舉行的北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成開通發(fā)布會上，中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其這樣對封面新聞記者表示。

北斗，這個從零起步的“大國工程”，正在成為中國人日常生活中的一部分。日前，工信部電子信息司副司長徐文立在新聞發(fā)布會上透露，2022年上半年，新進網(wǎng)手機中有128款支持北斗，出貨量合計1.32億部，占比達98.5%。

兩年多以前，時任交通運輸部海事局副局長徐春也曾對封面新聞記者表示，北斗衛(wèi)星導航技術的應用已將我國近海50公里范圍內(nèi)水域的定位精度提高到厘米級。

“北斗居天之中，當昆侖之上”。

兩千多年前，中國先民就在古籍《尚書緯》中留下關于北斗七星的古老記載。在漫長的歷史長河中，北斗七星曾是中國人尋找方向最可靠的坐標。

兩千多年之后，2020年6月23日，中國西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，長征火箭搭載著最后一顆北斗組網(wǎng)衛(wèi)星，劃破長空。一個月后，中國對世界宣布，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通。

這一天，距離中國首次提出研制“雙星定位通信系統(tǒng)”已經(jīng)過去了37年，距離北斗一號系統(tǒng)建設正式啟動已過去26年，距離第一顆北斗衛(wèi)星升空20年。

37年來，一代代中國航天人前赴后繼，書寫了北斗從“人有我無”到“人無我有、人有我優(yōu)”的篇章。

北斗導航衛(wèi)星發(fā)射升空。資料圖

北斗的“誕生”：

一定要建設中國人自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)

時間退回到1983年，根據(jù)國內(nèi)外航天發(fā)展形勢及我國國情，中國科學院學部委員、曾任我國第一顆人造地球衛(wèi)星測控系統(tǒng)總設計師的陳芳允首次提出研制“雙星定位通信系統(tǒng)”，即利用兩顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星實現(xiàn)區(qū)域快速導航定位的設想。

據(jù)中國空間技術研究院編寫的《精神的力量——航天精神引領中華民族探索浩瀚宇宙》記載，80年代我國對于要不要立即啟動耗資巨大的導航衛(wèi)星工程存在顧慮。

當時，美國擁有世界上最先進的GPS導航定位系統(tǒng)。1991年的海灣戰(zhàn)爭中，美國GPS系統(tǒng)第一次以武器制導的形式大獲成功，美國人甚至將海灣戰(zhàn)爭歸結為“GPS的勝利”，中國與世界從這場現(xiàn)代戰(zhàn)爭中感受到了擁有導航衛(wèi)星的重要性。

“如果沒有自主可控的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，國家的經(jīng)濟、社會發(fā)展安全缺少可靠的保障”。2011年，冉承其在北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)試運行新聞發(fā)布會上一語點明導航系統(tǒng)對國家安全的重要性。

1994年2月，《關于印發(fā)〈雙星導航定位系統(tǒng)工程立項報告〉的通知》印發(fā)，標志著北斗一號正式上馬。這一年，已經(jīng)65歲的“兩彈一星”元勛孫家棟被任命為工程的總設計師，李祖洪任衛(wèi)星總指揮、范本堯任衛(wèi)星總設計師，中國人正式踏上了北斗系統(tǒng)的研制之路。

我國將導航衛(wèi)星的建設分為“三步走”戰(zhàn)略：第一步僅覆蓋國內(nèi)區(qū)域，第二步逐漸覆蓋亞太區(qū)域，第三步再覆蓋全球。開拓的路總是艱辛的。擺在北斗一號研制工作面前的，就是“四無”局面：一無技術、二無經(jīng)驗、三無人才、四無資源。

曾任北斗一號、北斗二號衛(wèi)星總指揮的李祖洪回憶，“在起步階段，我們受過很多刺激。例如，向某國購買產(chǎn)品后錢都付了，對方以制裁為名不賣了，退給我們一些硬紙板。這樣不講道理的事情屢屢發(fā)生，給了我們很大的教訓。”

立項6年后的2000年，北斗一號的首批兩顆地球靜止軌道衛(wèi)星終于成功發(fā)射，北斗一號實驗系統(tǒng)正式建成并開始投入使用。中國成為繼美國、俄羅斯之后世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。

科技攻關解決“卡脖子”難題

北斗“心臟”跳出“中國心率”

2004年，“北斗二號”衛(wèi)星導航系統(tǒng)任務正式啟動。相比“北斗一號”，“北斗二號”面臨的難度和挑戰(zhàn)更大，更肩負著實現(xiàn)衛(wèi)星核心器部件國產(chǎn)化，徹底打破受制于人局面的使命。

原子鐘是導航衛(wèi)星的“心臟”。冉承其在接受媒體采訪時回憶，北斗系統(tǒng)的時間基準都是以納秒來計算，其中最重要的部件就是原子鐘，它是提供時間的基準信號，精度能夠到十的負十五次方，甚至負十六次方。這樣一個高精尖的時間精度，需要核心設備的保障。按當時國家的條件，沒有特別好的原子鐘能裝在衛(wèi)星上用，在尋求合作過程中碰到了很多困難。

為打贏科研攻堅戰(zhàn)，為了趕工期，北斗組建了中科院、航天科技、航天科工三支隊伍，同時攻關，并在基礎理論、材料、工程等領域同步進行推進，歷時兩年把國產(chǎn)星載原子鐘成功研制出來。

在北斗導航系統(tǒng)總工程師楊長風看來，這標志著我國終于擺脫了核心部件被別人“卡脖子”的狀況，“讓衛(wèi)星導航系統(tǒng)的心臟跳動出了中國心率”。

2007年4月14日，首顆“北斗二號”導航衛(wèi)星發(fā)射升空，我國進入“北斗二號”時代。與作為試驗系統(tǒng)的“北斗一號”不同。完成組網(wǎng)之后，“北斗二號”可在覆蓋亞太地區(qū)定位精度能達到10米，測速精度優(yōu)于0.2米/秒，授時精度優(yōu)于50納秒。

到2012年10月底，北斗二號系統(tǒng)共發(fā)射了16顆衛(wèi)星，正式完成組網(wǎng)并投入運營，完成了我國衛(wèi)星導航系統(tǒng)第二步建設任務。

“北斗應用的大幕已經(jīng)拉開，中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設的第三步已經(jīng)走在征程上”。同年12月，冉承其在北斗系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務新聞發(fā)布會上信心十足。

2017年11月5日，我國成功以“一箭雙星”的方式發(fā)射2顆北斗三號中圓軌道衛(wèi)星。這是北斗三號衛(wèi)星的首次發(fā)射，標志著中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)步入全球組網(wǎng)時代。

之后的一年，北斗三號進入衛(wèi)星高密度發(fā)射期。2018年，北斗三號共發(fā)射了18顆衛(wèi)星，這年12月27日，冉承其再次來到國新辦，宣布北斗三號基本系統(tǒng)完成建設，開始提供全球服務。

相比于北斗二號，北斗三號擁有了更高的精度、更強的原子鐘、更新的技術、更優(yōu)的信號。2020年7月，我國正式宣布，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通，標志著北斗“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略圓滿完成，北斗邁進全球服務新時代。

相比于曾經(jīng)強大的對手，北斗甚至具備一些其他導航系統(tǒng)不具備的優(yōu)勢。冉承其對封面新聞記者表示，北斗系統(tǒng)的精度，對外發(fā)布的精度是10米，實際測試過程中，通常情況下是23米，其中有一個頻點的信號，在全世界定位精度最好可以達到1點幾米。

北斗征途：

建設更加融合和智能的綜合時空體系

除了人們所熟知的導航定位功能，北斗已全面服務公共安全、救災減災、農(nóng)林牧漁、城市治理等行業(yè)，融入電力、金融、通信等國家核心基礎設施建設。

冉承其在回答封面新聞記者提問時曾表示，北斗系統(tǒng)可以全球短報文、區(qū)域短報文、星基增強、地基增強、搜救服務、精密單點定位等，提供7種服務，“我們說1+6，后續(xù)發(fā)展一定讓‘1’越來越強，‘6’的功能越來越豐富”。

基于北斗的高精度服務在抗擊新冠疫情和南方水災中發(fā)揮積極作用，正在加速進入新基建，與新一代通信、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術深度融合，北斗應用新模式、新業(yè)態(tài)、新經(jīng)濟不斷涌現(xiàn)。

2008年的汶川地震中，首批抵達震中的救援人員就曾通過北斗系統(tǒng)用戶終端機為地震重災區(qū)發(fā)出了一束生命急救電波。在2020年武漢抗擊新冠肺炎疫情的時期，北斗在雷神山、火神山醫(yī)院建設的精準測繪上立下功勞。

2019年11月，時任交通運輸部海事局副局長徐春對封面新聞記者表示，北斗衛(wèi)星導航技術的應用已將我國近海50公里范圍內(nèi)水域的定位精度提高到厘米級。他介紹說，交通運輸部海事局管理維護沿海17262座航標，建成22座差分定位系統(tǒng)臺站、75座北斗衛(wèi)星導航站點，可為船舶提供高精度定位服務。

更多北斗應用在人們的日常生活中，例如城市居民熟悉的共享單車，單車隨意停放曾一度困擾城市管理者，在應用了北斗定位系統(tǒng)后，單車可指定某個電子停車區(qū)域，車輛只有停放到區(qū)域內(nèi)才能夠鎖車，否則無法鎖車并一直計費。

冉承其在2020年8月介紹，2010年以來的10年，我國衛(wèi)星導航與位置服務產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值年均增長20%以上。北斗已是聯(lián)合國認可的四大全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)之一。與美國、俄羅斯、歐盟衛(wèi)星導航系統(tǒng)的兼容與互操作及系統(tǒng)間合作持續(xù)深化。北斗相關產(chǎn)品已出口120余個國家和地區(qū)，向億級以上用戶提供服務，基于北斗的國土測繪、精準農(nóng)業(yè)、數(shù)字施工、智慧港口等已在東盟、南亞、東歐、西亞、非洲成功應用。

“衛(wèi)星導航應用僅受人類想象力的限制，沒有做不到，只有想不到。”冉承其說，中國有望在2025年前建成天基低軌星座系統(tǒng)，屆時全世界都會享受到北斗的厘米級定位服務。高精度進入手機里未來可期，如果用了高精度應用的手機，開車可以實現(xiàn)車道級導航。“如果叫一個出租車，可以讓出租車閉著眼睛開到你的腳底下”。

近年來，越來越多的場景、領域需要用到北斗導航。2021年7月29日，國新辦舉行殘疾人全面小康成就和“十四五” 殘疾人工作主要安排發(fā)布會。國務院殘工委副主任、中國殘聯(lián)主席張海迪在回答封面新聞記者提問時曾表示，建議采用北斗導航系統(tǒng)開出頻道幫助盲人提供導航服務，從根本上解決盲人出行難和生活困難的問題。

張海迪說，現(xiàn)在北斗導航系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了全覆蓋，無論在城市還是在鄉(xiāng)村，都能獲得精準即時服務。希望科學技術能夠為盲人帶來福祉，為他們創(chuàng)造更便利、更高質(zhì)量的生活。

而在更遠景的目標上，北斗系統(tǒng)還將在2035年前建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。

冉承其解釋說，衛(wèi)星導航有天然的脆弱性，信號弱、容易被干擾，進入室內(nèi)會有一定影響。北斗導航未來要解決水下導航問題、室內(nèi)導航信號弱的問題、深空的問題。所謂的綜合定位導航授時體系就是以衛(wèi)星導航作為核心和基礎，把現(xiàn)在認知里的各種各樣技術融合在一起，讓它更安全、更高性能、更可靠。

“我們特別期待2035年這個系統(tǒng)的建成和到來”。冉承其對北斗的未來充滿信心。

中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其在國務院新聞辦公室發(fā)布會上。圖片來源：國新辦

【對話“北斗”團隊和使用者】

封面新聞：請問與國外衛(wèi)星導航系統(tǒng)相比，北斗系統(tǒng)精度如何？剛才發(fā)言人提到“人無我有、人有我優(yōu)”，請詳細介紹一下，北斗系統(tǒng)有哪些其他導航系統(tǒng)不具備的優(yōu)勢？

中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其：北斗系統(tǒng)的精度，現(xiàn)在對外發(fā)布的精度是10米，實際測試過程中，通常情況下是23米，其中有一個頻點的信號，在全世界定位精度最好可以達到1點幾米。所以說北斗是一流的系統(tǒng)。

剛才講“人無我有”方面，全球短報文、區(qū)域短報文、星基增強、地基增強、搜救服務、精密單點定位等，我們提供7種服務，我們說“1+6”，后續(xù)發(fā)展一定讓“1”越來越強，“6”的功能越來越豐富，這就是我們北斗的特色。

——2020年8月3日，國務院新聞辦公室北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成開通新聞發(fā)布會

封面新聞：請詳細介紹一下我國水上交通安全監(jiān)管和服務系統(tǒng)及能力建設情況。

交通運輸部海事局副局長徐春：經(jīng)過多年建設，我國水上交通安全監(jiān)管和服務系統(tǒng)已成體系、成規(guī)模，并在不斷地進行優(yōu)化，以適應經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。我們管理維護沿海17262座航標，建成22座差分定位系統(tǒng)臺站、75座北斗衛(wèi)星導航站點，可為船舶提供高精度定位服務。其中北斗衛(wèi)星導航技術的應用已將我國近海50公里范圍內(nèi)水域的定位精度提高到厘米級。

——2019年11月22日，交通運輸部“國辦印發(fā)關于加強水上搜救工作的通知”專題新聞發(fā)布會

封面新聞：在殘疾人無障礙出行方面，有哪些具體的推動措施？

國務院殘工委副主任、中國殘聯(lián)主席張海迪：今天科學技術快速發(fā)展，我們要依靠科學技術的力量，推動殘疾人事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為殘疾人提供更先進的輔助器具。為此，我前段時間在全國政協(xié)會議上建議，采用北斗導航系統(tǒng)開出頻道幫助盲人提供導航服務，從根本上解決盲人出行難和生活難的問題。現(xiàn)在北斗導航系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了全覆蓋，無論在城市還是在鄉(xiāng)村，都能獲得精準即時服務。希望科學技術能夠為盲人帶來福祉，為他們創(chuàng)造更便利、更高質(zhì)量的生活。

——2021年7月29日，國務院新聞辦公室殘疾人全面小康成就和“十四五” 殘疾人工作主要安排發(fā)布會

記者手記

北斗七星，曾經(jīng)是中國古人在漫長的歷史中尋找方面的重要坐標。如今，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)以正日益成為人們生活中的一部分。

兩年前，在國務院新聞辦公室發(fā)布會上，中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其在回答我的提問時信心十足。

“北斗是一流的系統(tǒng)，我們有這個信心”。這絕非自大，這位全程參與了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)頂層設計、工程建設及組織管理工作的航天人的信心來自北斗團隊多年的技術積累。

從國產(chǎn)原子鐘到星間鏈路，中國“北斗”一步步克服研發(fā)過程中的種種難題，從“雙星定位通信系統(tǒng)”構想到“北斗一號”實驗系統(tǒng)到建成“北斗三號”全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，中國航天人用37年的時間創(chuàng)造了奇跡。

如今，北斗已是世界公認的四大全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)之一。在記者近年來的采訪中，曾有多位受訪者主動提及北斗系統(tǒng)在各自領域的應用。時任交通運輸部海事局副局長徐春在2019年就曾對封面新聞記者表示，北斗衛(wèi)星導航技術的應用已將我國近海50公里范圍內(nèi)水域的定位精度提高到厘米級。

中國殘聯(lián)主席張海迪更是主動向北斗拋出“橄欖枝”，她在2021年國新辦的一場新聞發(fā)布會上對封面新聞記者表示，建議采用北斗導航系統(tǒng)開出頻道幫助盲人提供導航服務，從根本上解決盲人出行難和生活難的問題。

未來的北斗，“僅受人類想象力的限制，沒有做不到，只有想不到”。北斗系統(tǒng)目標在2035年前建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。

冉承其說，他特別期待2035年這個系統(tǒng)的建成和到來。我相信，這也是所有中國人的期待。

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