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

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

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封面新聞?dòng)浾?代睿

“北斗是一流的系統(tǒng)，我們有這個(gè)信心”。2020年8月，在國(guó)務(wù)院新聞辦公室舉行的北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成開通發(fā)布會(huì)上，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其這樣對(duì)封面新聞?dòng)浾弑硎尽?/p>

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

兩年多以前，時(shí)任交通運(yùn)輸部海事局副局長(zhǎng)徐春也曾對(duì)封面新聞?dòng)浾弑硎荆倍沸l(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用已將我國(guó)近海50公里范圍內(nèi)水域的定位精度提高到厘米級(jí)。

“北斗居天之中，當(dāng)昆侖之上”。

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

兩千多年之后，2020年6月23日，中國(guó)西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，長(zhǎng)征火箭搭載著最后一顆北斗組網(wǎng)衛(wèi)星，劃破長(zhǎng)空。一個(gè)月后，中國(guó)對(duì)世界宣布，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通。

這一天，距離中國(guó)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(hào)系統(tǒng)建設(shè)正式啟動(dòng)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(guó)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(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空。資料圖

北斗的“誕生”：

一定要建設(shè)中國(guó)人自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

時(shí)間退回到1983年，根據(jù)國(guó)內(nèi)外航天發(fā)展形勢(shì)及我國(guó)國(guó)情，中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員、曾任我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)總設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)區(qū)域快速導(dǎo)航定位的設(shè)想。

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

當(dāng)時(shí)，美國(guó)擁有世界上最先進(jìn)的GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)。1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)GPS系統(tǒng)第一次以武器制導(dǎo)的形式大獲成功，美國(guó)人甚至將海灣戰(zhàn)爭(zhēng)歸結(jié)為“GPS的勝利”，中國(guó)與世界從這場(chǎng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中感受到了擁有導(dǎo)航衛(wèi)星的重要性。

“如果沒有自主可控的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展安全缺少可靠的保障”。2011年，冉承其在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)試運(yùn)行新聞發(fā)布會(huì)上一語點(diǎn)明導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)國(guó)家安全的重要性。

1994年2月，《關(guān)于印發(fā)〈雙星導(dǎo)航定位系統(tǒng)工程立項(xiàng)報(bào)告〉的通知》印發(fā)，標(biāo)志著北斗一號(hào)正式上馬。這一年，已經(jīng)65歲的“兩彈一星”元?jiǎng)讓O家棟被任命為工程的總設(shè)計(jì)師，李祖洪任衛(wèi)星總指揮、范本堯任衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師，中國(guó)人正式踏上了北斗系統(tǒng)的研制之路。

我國(guó)將導(dǎo)航衛(wèi)星的建設(shè)分為“三步走”戰(zhàn)略：第一步僅覆蓋國(guó)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(hào)研制工作面前的，就是“四無”局面：一無技術(shù)、二無經(jīng)驗(yàn)、三無人才、四無資源。

曾任北斗一號(hào)、北斗二號(hào)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(guó)購(gòu)買產(chǎn)品后錢都付了，對(duì)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(xùn)。”

立項(xiàng)6年后的2000年，北斗一號(hào)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(hào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)正式建成并開始投入使用。中國(guó)成為繼美國(guó)、俄羅斯之后世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。

科技攻關(guān)解決“卡脖子”難題

北斗“心臟”跳出“中國(guó)心率”

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

原子鐘是導(dǎo)航衛(wèi)星的“心臟”。冉承其在接受媒體采訪時(shí)回憶，北斗系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)都是以納秒來計(jì)算，其中最重要的部件就是原子鐘，它是提供時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào)，精度能夠到十的負(fù)十五次方，甚至負(fù)十六次方。這樣一個(gè)高精尖的時(shí)間精度，需要核心設(shè)備的保障。按當(dāng)時(shí)國(guó)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(jiān)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(duì)伍，同時(shí)攻關(guān)，并在基礎(chǔ)理論、材料、工程等領(lǐng)域同步進(jìn)行推進(jìn)，歷時(shí)兩年把國(guó)產(chǎn)星載原子鐘成功研制出來。

在北斗導(dǎo)航系統(tǒng)總工程師楊長(zhǎng)風(fēng)看來，這標(biāo)志著我國(guó)終于擺脫了核心部件被別人“卡脖子”的狀況，“讓衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的心臟跳動(dòng)出了中國(guó)心率”。

2007年4月14日，首顆“北斗二號(hào)”導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射升空，我國(guó)進(jìn)入“北斗二號(hào)”時(shí)代。與作為試驗(yàn)系統(tǒng)的“北斗一號(hào)”不同。完成組網(wǎng)之后，“北斗二號(hào)”可在覆蓋亞太地區(qū)定位精度能達(dá)到10米，測(cè)速精度優(yōu)于0.2米/秒，授時(shí)精度優(yōu)于50納秒。

到2012年10月底，北斗二號(hào)系統(tǒng)共發(fā)射了16顆衛(wèi)星，正式完成組網(wǎng)并投入運(yùn)營(yíng)，完成了我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第二步建設(shè)任務(wù)。

“北斗應(yīng)用的大幕已經(jīng)拉開，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)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(wù)新聞發(fā)布會(huì)上信心十足。

2017年11月5日，我國(guó)成功以“一箭雙星”的方式發(fā)射2顆北斗三號(hào)中圓軌道衛(wèi)星。這是北斗三號(hào)衛(wèi)星的首次發(fā)射，標(biāo)志著中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)步入全球組網(wǎng)時(shí)代。

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

相比于北斗二號(hào)，北斗三號(hào)擁有了更高的精度、更強(qiáng)的原子鐘、更新的技術(shù)、更優(yōu)的信號(hào)。2020年7月，我國(guó)正式宣布，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通，標(biāo)志著北斗“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略圓滿完成，北斗邁進(jìn)全球服務(wù)新時(shí)代。

相比于曾經(jīng)強(qiáng)大的對(duì)手，北斗甚至具備一些其他導(dǎo)航系統(tǒng)不具備的優(yōu)勢(shì)。冉承其對(duì)封面新聞?dòng)浾弑硎荆倍废到y(tǒng)的精度，對(duì)外發(fā)布的精度是10米，實(shí)際測(cè)試過程中，通常情況下是23米，其中有一個(gè)頻點(diǎn)的信號(hào)，在全世界定位精度最好可以達(dá)到1點(diǎn)幾米。

北斗征途：

建設(shè)更加融合和智能的綜合時(shí)空體系

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

冉承其在回答封面新聞?dòng)浾咛釂枙r(shí)曾表示，北斗系統(tǒng)可以全球短報(bào)文、區(qū)域短報(bào)文、星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)、搜救服務(wù)、精密單點(diǎn)定位等，提供7種服務(wù)，“我們說1+6，后續(xù)發(fā)展一定讓‘1’越來越強(qiáng)，‘6’的功能越來越豐富”。

基于北斗的高精度服務(wù)在抗擊新冠疫情和南方水災(zāi)中發(fā)揮積極作用，正在加速進(jìn)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(shù)深度融合，北斗應(yīng)用新模式、新業(yè)態(tài)、新經(jīng)濟(jì)不斷涌現(xiàn)。

2008年的汶川地震中，首批抵達(dá)震中的救援人員就曾通過北斗系統(tǒng)用戶終端機(jī)為地震重災(zāi)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(shí)期，北斗在雷神山、火神山醫(yī)院建設(shè)的精準(zhǔn)測(cè)繪上立下功勞。

2019年11月，時(shí)任交通運(yùn)輸部海事局副局長(zhǎng)徐春對(duì)封面新聞?dòng)浾弑硎荆倍沸l(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用已將我國(guó)近海50公里范圍內(nèi)水域的定位精度提高到厘米級(jí)。他介紹說，交通運(yùn)輸部海事局管理維護(hù)沿海17262座航標(biāo)，建成22座差分定位系統(tǒng)臺(tái)站、75座北斗衛(wèi)星導(dǎo)航站點(diǎn)，可為船舶提供高精度定位服務(wù)。

更多北斗應(yīng)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(yīng)用了北斗定位系統(tǒng)后，單車可指定某個(gè)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(jì)費(fèi)。

冉承其在2020年8月介紹，2010年以來的10年，我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值年均增長(zhǎng)20%以上。北斗已是聯(lián)合國(guó)認(rèn)可的四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一。與美國(guó)、俄羅斯、歐盟衛(wèi)星導(dǎo)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(guān)產(chǎn)品已出口120余個(gè)國(guó)家和地區(qū)，向億級(jí)以上用戶提供服務(wù)，基于北斗的國(guó)土測(cè)繪、精準(zhǔn)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(yīng)用。

“衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)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(guó)有望在2025年前建成天基低軌星座系統(tǒng)，屆時(shí)全世界都會(huì)享受到北斗的厘米級(jí)定位服務(wù)。高精度進(jìn)入手機(jī)里未來可期，如果用了高精度應(yīng)用的手機(jī)，開車可以實(shí)現(xiàn)車道級(jí)導(dǎo)航。“如果叫一個(gè)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(chǎng)景、領(lǐng)域需要用到北斗導(dǎo)航。2021年7月29日，國(guó)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(huì)。國(guó)務(wù)院殘工委副主任、中國(guó)殘聯(lián)主席張海迪在回答封面新聞?dòng)浾咛釂枙r(shí)曾表示，建議采用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)開出頻道幫助盲人提供導(dǎo)航服務(wù)，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(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，無論在城市還是在鄉(xiāng)村，都能獲得精準(zhǔn)即時(shí)服務(wù)。希望科學(xué)技術(shù)能夠?yàn)槊と藥砀ｌ恚瑸樗麄儎?chuàng)造更便利、更高質(zhì)量的生活。

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

冉承其解釋說，衛(wèi)星導(dǎo)航有天然的脆弱性，信號(hào)弱、容易被干擾，進(jìn)入室內(nèi)會(huì)有一定影響。北斗導(dǎo)航未來要解決水下導(dǎo)航問題、室內(nèi)導(dǎo)航信號(hào)弱的問題、深空的問題。所謂的綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系就是以衛(wèi)星導(dǎo)航作為核心和基礎(chǔ)，把現(xiàn)在認(rèn)知里的各種各樣技術(shù)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(gè)系統(tǒng)的建成和到來”。冉承其對(duì)北斗的未來充滿信心。

中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其在國(guó)務(wù)院新聞辦公室發(fā)布會(huì)上。圖片來源：國(guó)新辦

【對(duì)話“北斗”團(tuán)隊(duì)和使用者】

封面新聞：請(qǐng)問與國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)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(qǐng)?jiān)敿?xì)介紹一下，北斗系統(tǒng)有哪些其他導(dǎo)航系統(tǒng)不具備的優(yōu)勢(shì)？

中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導(dǎo)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(duì)外發(fā)布的精度是10米，實(shí)際測(cè)試過程中，通常情況下是23米，其中有一個(gè)頻點(diǎn)的信號(hào)，在全世界定位精度最好可以達(dá)到1點(diǎn)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(bào)文、區(qū)域短報(bào)文、星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)、搜救服務(wù)、精密單點(diǎn)定位等，我們提供7種服務(wù)，我們說“1+6”，后續(xù)發(fā)展一定讓“1”越來越強(qiáng)，“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(guó)務(wù)院新聞辦公室北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成開通新聞發(fā)布會(huì)

封面新聞：請(qǐng)?jiān)敿?xì)介紹一下我國(guó)水上交通安全監(jiān)管和服務(wù)系統(tǒng)及能力建設(shè)情況。

交通運(yùn)輸部海事局副局長(zhǎng)徐春：經(jīng)過多年建設(shè)，我國(guó)水上交通安全監(jiān)管和服務(wù)系統(tǒng)已成體系、成規(guī)模，并在不斷地進(jìn)行優(yōu)化，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要。我們管理維護(hù)沿海17262座航標(biāo)，建成22座差分定位系統(tǒng)臺(tái)站、75座北斗衛(wèi)星導(dǎo)航站點(diǎn)，可為船舶提供高精度定位服務(wù)。其中北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用已將我國(guó)近海50公里范圍內(nèi)水域的定位精度提高到厘米級(jí)。

——2019年11月22日，交通運(yùn)輸部“國(guó)辦印發(fā)關(guān)于加強(qiáng)水上搜救工作的通知”專題新聞發(fā)布會(huì)

封面新聞：在殘疾人無障礙出行方面，有哪些具體的推動(dòng)措施？

國(guó)務(wù)院殘工委副主任、中國(guó)殘聯(lián)主席張海迪：今天科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，我們要依靠科學(xué)技術(shù)的力量，推動(dòng)殘疾人事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為殘疾人提供更先進(jìn)的輔助器具。為此，我前段時(shí)間在全國(guó)政協(xié)會(huì)議上建議，采用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)開出頻道幫助盲人提供導(dǎo)航服務(wù)，從根本上解決盲人出行難和生活難的問題。現(xiàn)在北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，無論在城市還是在鄉(xiāng)村，都能獲得精準(zhǔn)即時(shí)服務(wù)。希望科學(xué)技術(shù)能夠?yàn)槊と藥砀ｌ恚瑸樗麄儎?chuàng)造更便利、更高質(zhì)量的生活。

——2021年7月29日，國(guó)務(wù)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(huì)

記者手記

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

兩年前，在國(guó)務(wù)院新聞辦公室發(fā)布會(huì)上，中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其在回答我的提問時(shí)信心十足。

“北斗是一流的系統(tǒng)，我們有這個(gè)信心”。這絕非自大，這位全程參與了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)、工程建設(shè)及組織管理工作的航天人的信心來自北斗團(tuán)隊(duì)多年的技術(shù)積累。

從國(guó)產(chǎn)原子鐘到星間鏈路，中國(guó)“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(gòu)想到“北斗一號(hào)”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)到建成“北斗三號(hào)”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，中國(guó)航天人用37年的時(shí)間創(chuàng)造了奇跡。

如今，北斗已是世界公認(rèn)的四大全球衛(wèi)星導(dǎo)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(dòng)提及北斗系統(tǒng)在各自領(lǐng)域的應(yīng)用。時(shí)任交通運(yùn)輸部海事局副局長(zhǎng)徐春在2019年就曾對(duì)封面新聞?dòng)浾弑硎荆倍沸l(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用已將我國(guó)近海50公里范圍內(nèi)水域的定位精度提高到厘米級(jí)。

中國(guó)殘聯(lián)主席張海迪更是主動(dòng)向北斗拋出“橄欖枝”，她在2021年國(guó)新辦的一場(chǎng)新聞發(fā)布會(huì)上對(duì)封面新聞?dòng)浾弑硎荆ㄗh采用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)開出頻道幫助盲人提供導(dǎo)航服務(wù)，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(biāo)在2035年前建設(shè)完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時(shí)空體系。

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

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