6月23日9時43分，在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，長征三號乙運載火箭將北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。攝影：胡煦劼

中國網(wǎng)訊(記者 楊佳)6月23日9時43分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，利用長征三號乙運載火箭，成功發(fā)射北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星。

這是北斗三號第30顆組網(wǎng)衛(wèi)星，也是北斗系統(tǒng)第55顆導(dǎo)航衛(wèi)星，它的成功發(fā)射標(biāo)志著北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。

這是今年北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的第二次發(fā)射，也是全部北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的第44次發(fā)射。

部署完成的北斗三號全球系統(tǒng)星座由3顆地球靜止軌道(geostationary Earth orbit, GEO)衛(wèi)星、3顆傾斜地球同步軌道(inclined geosynchronous orbits, IGSO)衛(wèi)星、24顆中圓地球軌道(medium Earth orbit，MEO)衛(wèi)星組成。

此次發(fā)射的北斗三號收官之星是GEO衛(wèi)星，也被親切地稱為“吉星”，因為是第三顆吉星，又被稱為“嚞星”。該類衛(wèi)星在星基增強、短報文通信、精密單點定位等特色服務(wù)上發(fā)揮關(guān)鍵作用。

梅剛?cè)A研究員正在工作。 中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院供圖

北斗的硬核心

每顆導(dǎo)航衛(wèi)星里都有一個核心裝置，就是原子鐘。

衛(wèi)星導(dǎo)航是基于電磁波信號的傳播進行測距定位的。無線電波以每秒30萬公里的速度傳播，如果能夠?qū)o線電波傳播1米所花費的時間測準(zhǔn)，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)就可以達到1米的定位精度。這個時間長度只有3納秒，即10億分之3秒，要完成這種精度的時間測量，只能靠原子鐘。

常用的原子鐘有氫原子鐘、銫原子鐘、銣原子鐘等。其中銣原子鐘體積小、功耗低，制造和應(yīng)用成本最低。美國的GPS衛(wèi)星使用的主要就是銣原子鐘。

星載原子鐘是技術(shù)含量極高的戰(zhàn)略性高技術(shù)，不可能從國外引進，我國北斗系統(tǒng)需要的星載原子鐘只有走自主研發(fā)這條路。

中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院梅剛?cè)A團隊，1997年開始研究星載銣原子鐘技術(shù)，經(jīng)過20多年的潛心攻關(guān)，為北斗系統(tǒng)研制出系列化星載銣原子鐘產(chǎn)品。他們?yōu)楸倍啡栂到y(tǒng)研制的甚高精度星載銣原子鐘，時間測量精度達到每天0.5納秒，居國際領(lǐng)先水平，可滿足分米級導(dǎo)航定位應(yīng)用需求。

據(jù)了解，北斗三號有30顆組網(wǎng)衛(wèi)星和5顆試驗衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星上都裝載了梅剛?cè)A團隊研制的星載銣原子鐘。

梅剛?cè)A團隊用二十年時間，走完了國外星載銣原子鐘技術(shù)四十年的發(fā)展歷程，使我國的星載原子鐘技術(shù)實現(xiàn)了從無到有、由有到精的跨越，為北斗系統(tǒng)工程建設(shè)做出了突出貢獻。

2019年1月7日，四川省甘孜州九龍縣發(fā)生森林火災(zāi)，攀枝花市森林消防支隊接到上級命令后迅速趕赴火場增援。圖為森林消防員正在使用背負(fù)式北斗系統(tǒng)的短報文功能給上級指揮部傳輸火場坐標(biāo)及火場基本情況。 李從林 攝影

北斗的獨家絕學(xué)

短報文功能是中國北斗區(qū)別于其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特色服務(wù)。

在沒有通信信號覆蓋的地區(qū)，北斗系統(tǒng)不僅可以進行導(dǎo)航定位，不僅能回答用戶“我在哪”，還能告訴關(guān)注著用戶行蹤的相關(guān)方“你在哪”，在搜救、漁業(yè)等領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。北斗三號的短報文通信能力顯著提升，信息發(fā)送能力從一次120漢字提升到一次1200漢字，突發(fā)情況時無需字斟句酌，足以將情節(jié)一次性說清楚，還可發(fā)送圖片等信息，應(yīng)用場景更為豐富。此外，北斗三號的服務(wù)能力較北斗二號拓展了10倍，在通信、電力、金融、測繪交通、漁業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域，更多的人可以享受到北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的普惠服務(wù)。

據(jù)北斗系列衛(wèi)星研制單位航天科技集團五院介紹，吉星采用東方紅三B(導(dǎo)航)衛(wèi)星平臺，是我國現(xiàn)役規(guī)模較大的衛(wèi)星平臺之一。強大的承載能力讓“嚞星”具備無線電導(dǎo)航、無線電測定、星基增強、精密單點定位、功率增強、站間時間同步和定位六大本領(lǐng)，可為我國及周邊地區(qū)用戶提供導(dǎo)航及增強服務(wù)。

今年3月份，北斗三號第二顆GEO衛(wèi)星就位后，北斗系統(tǒng)新體制下有源定位功能得到驗證，拉開了無線電測定功能全面升級的序章。隨著“嚞星”的入列，北斗三號吉星三兄弟在太空團聚，將在赤道上拉開更大距離，為全球用戶提供“中國特色”的導(dǎo)航服務(wù)，將全球?qū)Ш椒?wù)躍升到一個新的高度。

包括試驗衛(wèi)星在內(nèi)的全部59顆北斗衛(wèi)星的發(fā)射均采用了長征三號甲系列運載火箭 。 航天科技集團一院供圖

北斗的“夢想天梯”

自2000年10月31日，長征三號甲系列運載火箭發(fā)射我國第一顆北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星算起，至今共進行了44次發(fā)射，將59顆北斗衛(wèi)星成功護送升空，發(fā)射成功率100%，因此長征三號甲系列火箭也被稱為北斗組網(wǎng)工程的“夢想天梯”。

長三甲系列火箭研制于上世紀(jì)80年代末，已經(jīng)有30多年的歷史。自1994年首飛以來，也已經(jīng)走過了26年的歷史。從現(xiàn)在來看，這款火箭依然有比較強大的生命力，原因是30多年來，從來沒有停止過技術(shù)創(chuàng)新。雖然從外觀上看變化不大，但實際上從內(nèi)部已經(jīng)煥然一新。

比如火箭的神經(jīng)系統(tǒng)——控制系統(tǒng)，從2000年開始進行系統(tǒng)級的冗余改進，把一些一旦出現(xiàn)問題就容易損壞的部件，換成能夠經(jīng)受一定程度故障的部件，提高系統(tǒng)的可靠性。

再比如火箭的核心系統(tǒng)之一——增壓輸送系統(tǒng)，也采取了類似的創(chuàng)新和改進，提高了火箭的可靠性。

長三甲從來沒有停止過創(chuàng)新的腳步，從火箭狀態(tài)來說，大體固化并行小步迭代。所有的這些改進，都在不斷提高長三甲系列火箭的生命力。

截止至此次發(fā)射任務(wù)共發(fā)射112次，長三甲系列火箭成為我國發(fā)射次數(shù)最多的系列運載火箭。

在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心指揮控制站內(nèi)，工程師正在進行數(shù)據(jù)檢測。 車元元 攝影

永不出鞘的利劍

航天工程是一個系統(tǒng)工程，為此，一旦發(fā)現(xiàn)差錯，所有工作都將“歸零”，一旦出現(xiàn)故障或問題，該項工作都將會從第一步至最后一步，都從零進行檢查，直至問題完全解決。

據(jù)介紹，在每次發(fā)射北斗任務(wù)前，測控系統(tǒng)的工作人員都至少需要提前4小時到達工作崗位，每次北斗發(fā)射會依據(jù)火箭特性持續(xù)5至10幾個小時不等。

在高密度的發(fā)射任務(wù)下，中心需要在最短的時間內(nèi)完成手上的發(fā)射任務(wù)并及時切換到下一個任務(wù)，在最繁忙的時候，在15天的時間里，中心工作人員就要進行一次工作任務(wù)的切換，進入下一次的發(fā)射流程。

大量繁瑣的數(shù)據(jù)處理工作，讓西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的測控人常常一坐就是6、7個小時，他們常常是那群每天來得最早卻走得最晚的人，針對每次不同的工作任務(wù)和不同的星箭型號，他們做的工作繁瑣卻又細(xì)致。

由于北斗衛(wèi)星組網(wǎng)的時間緊、任務(wù)重，并且對于國家的發(fā)展有著極其重要的戰(zhàn)略意義。從2018年下半年開始，他們平均20天就要完成一次衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)。在正式發(fā)射的那十幾個小時里，他們需要以高度集中的精神盯著電腦屏幕，同時在心里不斷重復(fù)檢查的過程。

中心測控系統(tǒng)高級工程師羅啟富表示，“任務(wù)結(jié)束時，我們走出機房常常都會出現(xiàn)兩眼發(fā)黑的情況，通常要好幾天才能緩過來。”

西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的測控部門在北斗系列衛(wèi)星成功發(fā)射的基礎(chǔ)上，根據(jù)回傳的數(shù)據(jù)進行應(yīng)用摸索，并把相關(guān)的數(shù)據(jù)用于后續(xù)的北斗發(fā)射。這樣的“邊發(fā)邊用”，成為了后續(xù)北斗衛(wèi)星成功發(fā)射的進一步保障。

作為一把永不出鞘的利劍。測控部門還肩負(fù)著安全控制的重任，測控系統(tǒng)監(jiān)視顯示分系統(tǒng)指揮員胡杰介紹，一旦發(fā)生火箭嚴(yán)重偏離軌道的情形并且威脅到了下方城市的安全，我們就要啟動“安全控制”程序，在高空中對火箭啟動炸毀程序。但很幸運，我們在整個“北斗”系列發(fā)射的過程中從未執(zhí)行過此類命令。

北斗導(dǎo)航衛(wèi)星星歷星座圖 來源：中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室測試評估研究中心

中國的北斗 世界的北斗

北斗是中國著眼于國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)展需要，自主建設(shè)、獨立運行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是可以為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位導(dǎo)航授時服務(wù)的重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。

隨著北斗系統(tǒng)建設(shè)和服務(wù)能力的發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于交通運輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象預(yù)報、測繪地理信息、森林防火、通信時統(tǒng)、電力調(diào)度、救災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急搜救等領(lǐng)域，逐步滲透到人類社會生產(chǎn)和人們生活的方方面面，為全球經(jīng)濟和社會發(fā)展注入新的活力。

北斗系統(tǒng)建設(shè)中蘊藏著航天人自強不息、甘于奉獻的中國精神。北斗三號全球系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星的發(fā)射成功，并不意味著北斗系統(tǒng)的結(jié)束，而是又一個新的起點。

習(xí)近平總書記在給聯(lián)合國全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國際委員會第十三屆大會的賀信中指出，中國高度重視衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展，積極開展國際合作。2035年前還將建設(shè)完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合定位導(dǎo)航授時體系。