三十載追夢，北斗從“天邊”到“身邊”

 9月19日9時14分，長征三號乙運載火箭從西昌衛星發射中心西昌發射場騰空而起，將第59、60顆北斗導航衛星送入茫茫太空。

      這是北斗三號全球衛星導航系統的最后兩顆衛星。任務的成功，標志著北斗三號全球衛星導航系統工程正式收官，意味著中國人獨立自主建設的北斗系統進入發展新征程。

      從1994年北斗系統工程立項至今的30年間，幾代北斗人櫛風沐雨、接續奮斗，堅持自主創新、分步建設，走出了一條從無到有，從有到優，從區域到全球的中國特色衛星導航系統建設道路，將北斗系統建成為亮麗的“國家名片”，為更好服務全球、造福人類貢獻了中國智慧和力量。

北斗一號：從無到有、另辟蹊徑

      中國北斗誕生之初，世界上已有兩大全球衛星導航系統：美國GPS和俄羅斯格洛納斯。已經有了其他導航系統，我們為什么還要下大力氣建設北斗呢？

      “我們需要自己的時空基準，用自己的衛星系統來描述自己的時空位置，這樣在關鍵時刻才不會受制于人。”北斗衛星導航系統總設計師楊長風曾在接受《中國報道》記者采訪時說。

      1994年1月10日，國家批準北斗一號工程立項。

      按照空間定位原理，對地球上一個目標點進行定位，至少需要3顆衛星；考慮到時間誤差，精確定位至少需要4顆衛星。這是GPS和格洛納斯的工作原理和全球組網方案。如果按這條路徑探索試驗，既缺技術儲備，又缺工程經驗，更缺經費支撐。

      “立項之后，衛星團隊全面展開研制工作，這期間的壓力很大。”楊長風說，一是核心技術比較欠缺，二是當時國家經濟基礎比較薄弱，經費非常有限。為了保證北斗一號系統工程的順利推進，主管機關想盡了各種辦法“擠”經費，最終保住了這一工程。

      陳芳允院士提出“雙星定位”方案，即把地心視為一顆虛擬衛星、再發射兩顆地球同步衛星構成星座，可實現對區域內地面目標的快速定位。之后，北斗工程首任總設計師孫家棟院士帶領北斗人創造性提出了“分步走”戰略，即先試驗后建設，先國內后周邊，先區域后全球。

      經過艱苦卓絕的關鍵技術攻關，2000年，在不到兩個月的時間內，我國相繼發射兩顆北斗導航試驗衛星，北斗一號系統建成，使我國成為繼美、俄之后第三個擁有自主衛星導航系統的國家。

      “北斗一號最值得一提的就是它解決了有無的問題。”楊長風總結道。

北斗二號：自主創新、彎道超車

      北斗一號的建成并投入使用，雖然解決了有沒有的問題，但與美俄相比仍有差距。于是，北斗二號系統建設提上日程。

      衛星空間軌道位置和無線電的頻率是一種有限的自然資源。根據國際規則，如果不在國際電聯內合法登記，或在登記后的7年里沒有使用該頻率，你的衛星就無法合法地使用該頻率資源。

      2000年，正在籌劃全球導航系統的中國和歐盟，在當年召開的世界無線電大會上向國際電信聯盟（以下簡稱“國際電聯”）提出了擴展衛星導航頻率的呼吁。2000年4月18日，國際電聯批準了中國申報的全球導航衛星的頻率和軌道，中國的北斗系統進入國際電聯的頻率總表，正式取得合法地位，只等衛星發射，成功啟用。

      “一顆衛星的研制周期一般是5年，而北斗二號立項的時間是2004年，這就意味著留給北斗二號的時間只有3年。時間緊、任務重、責任重大。”楊長風感慨道，“但是沒有什么可以阻擋北斗人前進的步伐。立項后，北斗人爭分奪秒，自定‘白加黑’‘5+2’的干法，最終在2007年4月初，衛星伴隨著運載火箭到了發射中心。”

      本以為萬事俱備只欠發射了，讓人萬萬沒想到的是，在發射陣地進行第三次總檢查的時候，衛星應答機出現了異常，信號不穩定。“如果應答機壞了，等于衛星沒有無線電信號；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。”楊長風對這段經歷記憶猶新。

      “當時可謂進退兩難，把問題徹底地解決，時間可能來不及；要不解決，衛星上去后，可能拿不到信號。最終決定還是要徹底解決問題，把應答機從衛星上拿下來處理。但拿下來又面臨著兩大難點，第一個難點是要在50米高的發射塔架上面給衛星開膛破肚，萬一有一點閃失，就會造成整個任務的失敗；第二個難點是取出應答機后我們要歸零，要把出現的問題找出來。整個過程要進行大量的試驗，但研制應答機的單位在上海，我們在西昌，當時歸零只給了3天時間，3天往返上海和西昌是不可能的。專家們研究后決定，找附近具有這種試驗能力的單位。通過協調，我們在成都找了一個研究所，用了整整3天時間，通過各種各樣的試驗，最終把問題解決了。”楊長風回憶道。

      2007年4月14日，我國第一顆北斗二號導航衛星成功發射。經過3天的在軌測試，在2007年4月17日晚上8點鐘，在頻率只有4個小時的期限下，我們的接收機收到了衛星發射的信號，并得到國際電聯的官方認定，我國正式合法擁有了所申報空間位置和頻率資源。

      除了成功拿到頻率資源合法權益，北斗二號建設背后還有很多令人震撼的故事。其中，最值得一提的非星載原子鐘莫屬。

      衛星導航要實現精確的時間測量，前提是要有精確的時間基準，簡單地說，就是要有高精度的時鐘，也就是原子鐘，它是衛星導航系統的核心。北斗衛星研制初期，原子鐘主要從國外進口。

      “2004年，北斗二號工程批準以后，我們一開始考慮繼續采取國際合作，從國外引進原子鐘。”楊長風說，“在和國外公司談判的整個過程中一切都很順利，但萬萬沒想到的是，到最后簽協議的時候，國外公司突然變了臉，不給我們提供原子鐘。怎么辦？北斗人決定自己干！”

      “中國人的脊梁不能靠外國人頂著，建立獨立自主的北斗衛星導航系統，必須核心在手！”在這種信念的支撐下，2005年，北斗人組織了3支隊伍你追我趕進行攻關，僅僅用了兩年時間就實現了從無到有、從有到精，性能指標不斷提高的銣原子鐘，填補了國內空白。

      成功發射第一顆北斗二號導航衛星后，我國在5年半的時間內先后將16顆北斗二號衛星送入太空，建成北斗二號系統并開始提供區域服務。

北斗三號：核心器部件100%自主可控

      2009年，北斗三號工程啟動。從首組雙星發射到最后一顆組網星入軌，僅僅不到3年時間，北斗三號全球衛星導航系統星座部署提前半年全面完成。

      2020年7月31日，習近平總書記向全世界宣布北斗三號全球衛星導航系統正式開通。這標志著我國建成了獨立自主、開放兼容的全球衛星導航系統，中國北斗從此走向了服務全球、造福人類的時代舞臺。

      中國衛星導航定位協會會長于賢成指出，北斗三號系統具有高精度、高可靠、高保險、多功能等特點。另外，相比其他衛星導航系統，它還具備諸多特色。一是北斗三號系統空間段采用3種軌道衛星組成的混合星座，與其他衛星導航系統相比高軌衛星更多，抗遮擋能力強，尤其低緯度地區性能特點更為明顯。二是北斗三號系統提供多個頻點的導航信號，能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務精度。三是北斗系統創新融合了導航與通信能力，具備定位導航授時、星基增強、地基增強、精密單點定位、短報文通信和國際搜救等多種服務能力。

      “北斗三號系統作為面向全球提供公共服務的重大時空基礎設施，建設過程中始終堅持走自主創新發展道路，成體系突破衛星導航領域百余項關鍵技術，新研百余種宇航級器部件，核心器部件100%自主可控。”于賢成告訴《中國報道》記者。

      據了解，由于北斗三號導航衛星需采用許多新技術，為此，我國在2015年至2016年陸續發射了5顆北斗三號試驗衛星，驗證了以高精度星載原子鐘、星座自主運行等為代表的衛星載荷關鍵技術，以輕量化、長壽命、高可靠為典型特征的衛星平臺關鍵技術，基于星地鏈路、星間鏈路、全新導航信號體制的導航衛星運行控制關鍵技術，以及98%的國產化器件，關鍵器件均為“中國造”。

      據中國衛星導航系統管理辦公室介紹，9月19日發射的兩顆衛星，將在確保北斗三號全球衛星導航系統精穩運行的基礎上，開展下一代北斗系統新技術試驗試用。

北斗產業進入高質量發展的新階段

      “截至今年上半年，北斗產業綜合指數已達1431點，對比2013年北斗產業元年，指數增加幅度超過470％；對比2023年上半年，指數增加幅度超過9％。”于賢成表示，北斗市場化、產業化和國際化相關指數均邁上新臺階，標志著我國北斗產業進入規模應用、高質量發展新階段。

      中國衛星導航定位協會發布的《2024中國北斗產業發展指數報告》顯示，截至今年上半年，我國各種類型的北斗終端設備應用超過2700萬臺（套），較去年同期增加超過400萬臺（套），同比增長17.4％，北斗綜合應用滲透率超50％，行業領域全面覆蓋，應用深度持續增強。其中，涉及國計民生重點行業的北斗終端設備應用數量超過2000萬臺（套）。

      北斗系統是我國重大空間基礎設施，對于國家安全、經濟發展以及人民生活都發揮著重要支撐作用。目前，北斗系統已廣泛應用于各個行業，助力行業轉型升級、提質增效，形成了深度應用、規模化發展的良好局面，產生了顯著的經濟效益和社會效益。

      我國北斗產業之所以能夠進入規模應用、高質量發展的新階段，于賢成認為，一方面，得益于國家政策引導，大力推動北斗規模應用，有力促進了產業快速發展；另一方面，隨著數字經濟發展，國民經濟各行業領域加快數字化轉型升級，對北斗的應用需求明顯增長，各行業主動“+北斗”，拓寬了北斗應用市場。

      此外，移動互聯網的發展也極大拓展了北斗的應用，北斗與智能手機、可穿戴設備相結合的新技術、新產品、新應用，為廣大用戶帶來了新體驗。

      在北斗國際化發展方面，北斗技術已進入民航、海事、移動通信、測量測繪、航空航天、全球搜救等領域10余個國際組織相關標準，北斗產品、技術和服務得到了更多國際用戶的認可，北斗在全球市場中的應用模式更加豐富，應用領域得到不斷拓展。

      “未來，隨著北斗與5G、云計算、大數據、人工智能等技術的進一步融合創新，將催生出更多的數字化應用新場景，打造出更多的智能化服務新產品、新模式，而北斗時空服務也將遍及人類生產生活的方方面面，這對于我國數字經濟的發展和服務效益的提升將形成極大的推動力。”于賢成告訴記者，北斗必將為各行業領域新質生產力的形成起到更加強大的時空賦能作用，我國北斗產業也將取得更高質量的發展。

來源《中國報道》記者 張利娟