杨长风:航天梦 参北斗

2019.04.25 , 浏览次数: 300

       杨长风,湖南南县人。长期从事我国卫星等航天器研制、航天系统总体设计和航天工程技术和管理工作,获国家部委级科技进步奖多项,全程参加或主持从北斗一号试验系统、北斗二号区域系统到北斗三号全球系统共三代北斗卫星导航系统的论证设计、工程建设和组织管理工作。

       逐梦航天,“胸怀天下,敢为人先”的湖南人写下了一个个传奇。在第四个“中国航天日”到来之际,我们来聆听湖南南县人、北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风,讲述那些不为人知的“北斗故事”。

 

       卫星导航的中国速度了不起
       2019年4月20日22时41分,第44颗北斗导航卫星,即北斗三号系统首颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星成功发射。北斗系统包含倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星、中圆地球轨道(MEO)卫星、地球同步轨道(GEO)卫星3种轨道卫星,这种混合星座设计是北斗系统独有、国际首创,将有效增加亚太地区卫星可见数,为亚太地区提供更优质服务。
       “IGSO就是我们这一次任务发射的卫星。IGSO实际上对提升我们整个系统的完备性,提供了更加好的服务精度。所以,今年我们还要发射8到10颗星,其中就有我们的IGSO星,还有我们使系统稳健提升的6颗MEO卫星。它们使我们的系统更加完备,服务性能更好,功能更加丰富。”杨长风说,“实际上,不只为亚太地区提供优质服务,我们提前两年已经向全球提供服务了。这几年,我们真正地体现了北斗系统的中国速度,也可以说是世界导航史上的一个奇迹。一年发射10箭19星。”

 

       “被迫”诞生的中国原子钟
       北斗三号系统空间段由30余颗卫星组成,为全球用户提供导航定位等服务。在导航系统中,原子钟可以说是系统的“心脏”,为卫星导航用户提供精确的时间信息服务。高精度的时间基准技术是卫星导航系统最核心的技术,直接决定着系统导航定位精度。如果没有原子钟,那么整个导航系统将没有意义。
       杨长风说:“最初,因为我们的任务要求比较紧,我们在这方面的基础相对来说比较薄弱。所以,当时还是想买国外现有的产品,来加快我们的速度。但通过几轮谈判,到最后要签合同的时候,人家不给了。实际上它是禁运,控制这种高精尖的东西,不卖给我们。”
       原本的计划被打乱,成为当时北斗卫星导航建设的最大瓶颈。但这也激起了全体北斗人的斗志。买不到,自己造。
       “我们举全国之力,组织了3支队伍,同时干,你追我赶。两年多的时间,3支队伍都拿出来了成绩。卫星上天后,性能指标比我们当初想买的还要好。有一个插曲。我们的原子钟研制出来以后,人家又同意卖给我们了,而且价格降了一半。但我们还是坚持用我们自己的。因为我们造出了核心关键器部件,国产化的信心增强了。”杨长风说。
       现在,北斗系统自主研制的原子钟,已提升到每3000万年才会出现1秒误差的精度,完全满足了我国的定位精度要求和卫星的使用寿命。

 

       保卫空间国土的背水之战
       现在,北斗卫星导航系统正在以中国速度发射全球组网卫星,提前2年服务全球,为人们的生活带来越来越多便利。但鲜为人知的是,第一颗北斗导航系统卫星差一点没有按时发射。那段经历,杨长风用“惊心动魄”来形容。
       杨长风说:“那是保护我们空间国土的背水之战。这就是北斗二号的第一颗星。北斗卫星导航系统在发射的时候,有一个先决条件,必须要有国际电联规定的这样一个频段。相当于频率的使用权利,这是国际电联规定的。2000年,我们向国际电联无线电管理委员会申请了这样一个频率以后,它的规则就是申请之日起,7年内申请方的系统必须开始使用。这意味着,我们必须在2007年发射我们的北斗卫星;如果没有发射,频率的资源就没有了。如果再申请的话,必须先把这个位置让给别人。宝贵的频率资源,只有这么多。”
       为了加快进度,全体北斗科研人员进入了几乎全年无休、日夜交接上班的状态。2007年4月,一切准备就绪,火箭在塔架上蓄势待发;最后一轮检查时,却发现了问题。
       “2007年4月上旬,我们到了发射基地,到了塔架上面。在第三次总检查的时候,发现我们的应答机异常。这个应答机是什么?相当于我们的手机,让天上的卫星和地面接收站形成互联互通。如果应答机坏了,等于卫星没有无线电信号;没有无线电信号,就拿不到合法的频率资源,就没有空间国土的合法地位。最关键的时候,出了这个问题,我们非常揪心。北斗科研人员必须在3天时间内解决这个问题。”杨长风说。
       应答机的科研单位在上海,3天时间往返于西昌和上海之间,并修复应答机,绝无可能。各方协调之下,我们决定在成都一家科研单位修复应答机。时间紧迫。光取出应答机,就是一个相当复杂的过程。
       杨长风说:“在发射塔架上,在卫星的肚子里面实行‘外科手术’,开一个窗口,让人进去,从里面把应答机取出来。在这个“开膛破肚”的过程里,必须保证万无一失。把它拿下来,如果哪个地方,有一丝一毫的操作不当,其他系统就可能受到损害。”
       最终,应答机顺利取了出来。那时,西昌还没有高速公路和机场,科研人员只能抱着应答机坐车走山路,到达成都那家科研单位完成修复后,再坐车赶回来。

 

       “一说起这个场景,我就要流泪”
       杨长风说:“我们把它装上去,4月14日卫星发射上去了。经过两天调试,信号发下来了,接收到了。一切都好了。当时,我们在操场上排队,一个个欢呼雀跃。一说起这个场景,我就要流泪。这是一种压力的释放,更是完成任务的一种喜悦。这项工作关系到整个北斗系统,关系它未来的发展。接收不到信号,就没有现在的北斗系统。”
       中国北斗卫星导航系统虽然建设起步较晚,但后来居上,走出了一条有中国特色的卫星导航建设道路。因为在全球范围内布站受限,为解决境外卫星的数据传输通道,北斗三号采取星星、星地传输功能一体化设计,实现了卫星与卫星、卫星与地面站的链路互通,研发出了独特的“星间链路”。

 

       独创“星间链路”,打破全球布站僵局
       杨长风说:“GPS、格洛纳斯等是全球布站。当时,我们不可能在全球布站。所以,我们必须要实现星星相连,互联互通。这样的话,我们就可以达到整个星星组网、天地组网和地地组网的要求。”
       “星间链路”系统建成后,北斗卫星导航系统精度提升了两倍。300多家单位8万余人参与的北斗卫星导航系统,可归纳出5个“千”“万”:千军万马的参与,千辛万苦的努力,历经千难万险的考验,才能服务千家万户,最终造福千秋万代。北斗卫星导航系统最终是要服务于大众的,北斗人深知这一点。
       杨长风说:“今后,没有共享单车乱停放的现象。因为要到指定的区域,才能够锁定共享单车。如果没到这个指定的区域,也就是电子围栏的管辖区,就锁不上,就得一直掏钱。某种意义上说,在加强城市管理上,它会起到很好的作用。”
       据我国权威部门统计,2018年北斗系统已实现产值近3000亿元。到2020年底,我国将完成30多颗北斗三号卫星的全球组网。北斗系统将以更好的精度、更强的服务,服务全球,造福人类。

       (来源:华声在线)