中國北斗，是繼“兩彈一星”之后的又一戰略工程。豪情萬丈的北斗人，用較短時間即形成覆蓋亞太地區的區域服務能力。2017年下半年起，北斗系統開啟全球組網大幕，預計年內將發射6顆左右衛星，2020年前將完成30顆衛星發射，形成全球運行服務能力。

衛星導航系統是大國強國的“標準配置”，也是核心利益所在。作為我國空間信息基礎設施、國家戰略設施，北斗衛星導航系統使我國擺脫了對國外衛星導航系統的依賴，掌握了時空基準控制權、國際規則制定話語權，為國家安全和現代國防提供了戰略保障。

11月5日，西昌衛星發射中心，“北斗三號”第一、二顆衛星以“一箭雙星”的方式發射升空，標志著北斗導航系統正式拉開全球組網序幕。

朝受命，夕飲冰

——“我們不能生活在某一天因為某種理由GPS可能關閉的危險之下”

從古至今，人類一直在孜孜追求導航的技術。從早期的司南定向，到航海時代的星盤、六分儀、航海鐘，再到現代無線電導航，直至近幾十年，隨著科學技術的進步，尤其是航天技術的發展，人類進入到衛星導航的時代。

衛星導航系統簡稱為GNSS系統，在全球GNSS俱樂部中一共有4位VIP會員：美國的GPS系統、俄羅斯的GLONASS系統、歐盟的“伽利略”系統以及我國的北斗衛星導航系統。

GPS系統是最早建成并投入使用的。當GPS在歐洲開始推廣應用時，歐洲空間局敏銳地意識到：“我們不能生活在某一天因為某種理由GPS可能關閉的危險之下。”由此，歐洲開始了建設“伽利略”衛星導航系統的漫漫征途。

的確，在涉及國家安全核心部位、核心數據、核心技術上，絕不會天上掉餡餅，尤其衛星導航系統，不管是軍用、民用，不管是發展經濟、還是維護國家安全，導航系統未來都具有越來越大的作用。

法國前總統希拉克曾感慨地說：“沒有自己的衛星導航系統，歐洲將不可避免地成美國的附庸。”歐洲都不能幸免，其他國家就將是玩偶。只是建設這樣一個龐大的系統，技術和資金如同太行、王屋兩座大山，不是誰想搬走就能搬走的。

但中國必須得搬走。不是因為我們有“愚公”，而是因為作為一個大國，我們必須把命運掌握在自己的手里。

追趕世界高科技前沿，中國的起步其實并不晚。上世紀60年代，美國專為軍隊研制的一種子午儀衛星定位系統投入使用，這個系統就是GPS全球定位系統的前身，雖然在定位精度方面不盡如人意，但驗證了由衛星系統進行定位的可行性。幾乎同一時段，中國開始了自己的衛星導航系統設計，取名為“燈塔”。但是由于國家財力等原因工程擱淺。

1983年，“兩彈一星”元勛陳芳允提出了雙星定位設計方案。這在當時是公認的最優方案，科研人員開始積極立項論證，但因種種原因又擱置下來。

1991年爆發的海灣戰爭把中國人警醒了，美軍的GPS在作戰中應用非常成功。高層領導深刻意識到以后打仗沒這東西是真的不行，雙星定位方案啟動。

1994年，美國完成GPS系統24顆衛星全部星座布局。這一年，黨中央、國務院、中央軍委作出獨立自主研制北斗衛星導航系統的重大戰略決策。“朝受命，夕飲冰；晝無為，夜難寐。”意氣風發的北斗人，從四面八方匯聚在一起，朝著一個共同的目標奮勇攀登。

 基于我國國情，北斗建設者創造性提出“先區域、后全球，先有源、后無源”的建設思路，按照“三步走”發展戰略推進，先建立雙星定位試驗系統，形成區域有源定位與導航服務能力；然后完成3種軌道10余顆衛星的發射，建成區域導航系統，形成區域無源服務能力，向亞太地區提供定位、導航、授時，以及短報文通信服務；最后建成由3顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成、覆蓋全球的北斗全球衛星導航系統，形成全球無源服務能力。

300多次艱苦談判

——“頻率是國家戰略資源，要像捍衛國土一樣捍衛頻率資源”

1994年，52歲的譚述森離開奮斗29載、功績顯赫的軍事測繪戰線，投身這項巨大的工程建設中。

擺在譚述森等科技人員面前的，是尚未起跑就已落后20多年的現狀，以及還不夠雄厚的經濟實力、技術基礎和人才的匱乏……

“在接受這項工作的時候，我就很清楚，‘北斗’的研發工作只能成功，不能失敗。盡管技術儲備薄弱，但我們必須要迎難而上。”正是在這樣的條件下，譚述森和他的團隊一起，開始了這項國家戰略工程的起跑。對于衛星導航系統來說，導航頻率資源是它的“生命線”，如同土地之于大樹，沒有頻率，衛星導航系統無地“扎根”。

在衛星導航系統建設初始階段，頻率資源相對比較充沛，建設時間較早的GPS系統和GLONASS系統不存在頻率資源的沖突問題。到了北斗系統和“伽利略”系統建設的時候，頻率爭奪戰就非常明顯了。

而當時“伽利略”系統提前申請了頻率資源，并發射衛星占領了軌位。盡管后來歐洲出現經濟危機，“伽利略”系統資金鏈斷了，但根據國際電信聯盟“先占先得”的規定，哪一個國家能夠先把這顆衛星發射上去，并且衛星向下發射這個頻率的信號，以后這個頻率資源就是他的了。這就不可避免地遇到了衛星軌道和頻率爭奪的問題。

北斗系統尚未開始研發，發達國家就已經將衛星導航頻率瓜分得所剩無幾。爭奪頻率資源是北斗系統建設面臨的第一座大山。“頻率是國家戰略資源，要像捍衛國土一樣捍衛頻率資源。”譚述森心急如焚。

作為北斗頻率設計與國際協調首席專家，譚述森以和平利用太空為依據，經過復雜的頻率設計與周密的干擾仿真計算，創造性地提出了衛星導航頻譜共用與兼容性評估準則。經過與幾十個國家300多次艱苦的談判，“北斗”終于爭取到了系統發展所必需的寶貴頻率資源。

2007年4月17日，是北斗系統申報的頻率資源的最后期限，要求北斗試驗星必須提前發射。

衛星發射通常只有延遲，沒有提前。為了爭奪這個戰略資源，經過各個部門的通力協作，截至4月14日長征三號甲火箭完成所有準備工作，在西昌衛星發射中心豎起等待發射。然而4月14日凌晨4點07分，現場又發現新的問題，火箭有一個連接器沒有按照規定脫落，如果三分鐘內不能解決這個問題的話，對火箭、衛星甚至發射場都會是滅頂之災。

當時的發射指揮員在一分鐘內下了7道指令，4點07分發現的問題，4點11分的時候，火箭帶著北斗試驗星成功升空。

4月14日發射北斗試驗星，4月15日衛星實現變軌，4月16日衛星開始向下發送信號，在距離4月17日北斗申請的頻率資源失效前24個小時內，中國正式啟用了北斗申報的頻率資源，標志著我國自主研制的北斗衛星導航系統進入新的發展建設階段。

攻克核心技術

 ——“3個月內，我們一定拿出‘抗體’！”

與頭發花白的譚述森相比，王飛雪實在太年輕。1994年北斗全面啟動時，王飛雪23歲，正在國防科技大學攻讀精確制導專業的研究生。

第二年，北斗系統建設遇到一個瓶頸問題——信號快速捕獲。從海灣戰爭就已密切關注國際定位導航技術發展的王飛雪，在一次調研中知道此事，當晚徹夜未眠。他把以前掌握的資料和實驗數據研究對比，另辟蹊徑，從數學理論上尋找解決辦法。

連續熬了幾個通宵，反復推理論證，王飛雪提出了一個新的算法。當他紅著眼睛把方案擺到時任系主任莊釗文的案頭時，莊教授眼睛一亮。

這套“全數字化快速捕獲信號與接收技術方案”，得到了陳芳允院士的高度關注，專門組織專家開會論證。

自此，王飛雪正式踏上北斗導航定位的逐夢之旅。他和同學雍少為、歐鋼，在一個不到10平方米的倉庫里，用東挪西湊的儀器設備做實驗，經過3年不懈拼搏，難題成功破解。當顯示器上脈沖閃耀，信號捕捉成功的一刻，業內20多位專家簡直不敢相信自己的眼睛。

2006年，國家準備對北斗一號導航系統體制進行升級。當時，北斗一號已成功運行多年，系統運行穩定，大家一致主張，繼續沿用原來的技術指標和基本參數，只需適當增強入站鏈路抗干擾能力、提升系統在某些特殊場合的穩健性即可。

在王飛雪眼里，這是一次北斗一號服務性能全面升級的絕佳機會。連續數十個晚上的挑燈夜戰，王飛雪和團隊大膽提出了一套最新的編碼理論改造應用方案。經過論證后應用到北斗二號上，帶動了整個北斗短消息服務系統效能的躍升：所有的終端設備功耗降低一半，抗干擾性能提升一倍，各項參數達到最優值。

2007年底，北斗二號試驗星進入亞洲某一區域時，受復雜電磁干擾與地面失去聯系。失去聯系就意味著喪失功能、前功盡棄。如果這一難題不能解決，不但下一顆星不能發射，即將組網的十數顆衛星發射將無限期推遲。

王飛雪再次請戰。“3個月內，我們一定拿出‘抗體’！”憑借著頑強的意志與驚人的戰斗力，他和團隊拿出了具有強大抗干擾能力的衛星載荷，使衛星抗干擾能力提升1000倍，避免了國家巨額損失。

結緣北斗的20多年，王飛雪和團隊先后研制出世界領先的監測接收機、精密測距碼模塊及注入系統、主控站測量及通信系統、時間同步注入站、星載上行測距終端等，攻克了一系列北斗系統核心關鍵技術。

砍掉掐住北斗脖子的手

——“三天三夜不合眼，那種上眼皮如同墜了鉛的感覺大家一開始很不適應，有了第二回、第三回后大家都習以為常了。”

衛星導航的原理，簡單來說，就是衛星對地面發送含有時間基準和位置基準的導航定位信息，用戶接收機接收信號。因此精確的時間基準和位置基準，就成了導航系統的關鍵。星載原子鐘為衛星提供高穩定的時間基準信號，正是由于它的極端重要性，有人將其比作是導航衛星的“心臟”。

要建設全球衛星導航系統，首先得有星載原子鐘。可現實卻很殘酷，在建設北斗之前我國原子鐘技術非常薄弱，原子鐘產品全靠進口。進口鐘不僅價格昂貴，而且關鍵技術掌握在別人手里，將使北斗系統潛伏巨大安全隱患。能否突破原子鐘技術關乎北斗系統建設成敗。

原子鐘工作原理涉及量子力學、電學、熱學以及光學等學科，指標要求相當苛刻。中科院武漢物理與數學研究所、航天科技集團空間技術研究院、航天科工集團二院203所等單位對星載銣原子鐘一系列關鍵技術開展攻關。北斗系統總師、“兩彈一星”元勛孫家棟多次深入科研一線指導，他堅定地說：“我們自己的導航衛星一定要用我們自己研制的原子鐘！”

攻關難度大，挑戰異常艱巨。這是一項非常“熬人”的工作，為了保證24小時不間斷地測試，科研人員經常是白天調試，晚上盯在測試儀器前，觀察數據，一測就是一整夜。在日夜兼程進行調試的階段，大家就像上了發條的“鐘”一樣連軸轉。人的精力是有限的，但拼搏精神可以創造無限，“三天三夜不合眼，那種上眼皮如同墜了鉛的感覺大家一開始很不適應，有了第二回、第三回后大家都習以為常了。”

為了搞定微波信號溫度系數、伺服系統穩定性等技術難題，團隊“白+黑”進行實驗、驗證；環境試驗時，團隊成員多班倒，日夜守護和記錄數據。大家都有過這樣的經歷，做夢經常會夢到原子鐘聯調的情景：如何接線、如何搭電路、示波器上如何顯示，如同真實的工作場景一般。有時，技術人員一覺醒來，立馬翻身下了在辦公室里的行軍床，趕緊將夢中的情境記錄下來，驗證、調試，困擾多日的問題竟然解決了。

在項目攻關階段，微波穩定性一調就是十幾天，不停地仿真、試驗論證、做溫度試驗，整個過程需要特別精細，不能容忍任何瑕疵。銣原子鐘性能指標已經接近了極限，想再提高一點非常困難。他們將計算機仿真參數拿到電路系統上，看調試結果與仿真結果是否能達到預期效果，并在溫度變化范圍內鑒定穩定性，通過一遍又一遍摸索不斷精益求精。

為了保障更多的工作時間，兩任項目負責人李春景和楊同敏，都是從剛剛入住的寬敞明亮的新家，搬到單位附近的筒子樓，家人埋怨，他們頂住壓力，坦然說道：“住得近方便，反正我經常加班，房子夠她們娘倆住得了。”

2005年，203所交付了我國首批兩臺星載銣原子鐘工程化初樣鑒定機，標志著我國原子鐘自主化邁出一大步。2007年我國自主研制的星載銣原子鐘上天服役。

科技創新永無止境，奮斗拼搏永不停步。科研人員向更高的科技高峰不斷攀登，讓北斗成為世界上最精最準最穩的導航定位系統——15年的堅守與執著，他們為北斗系統交付的13個批次26臺自主研制的原子鐘，創造了所有批次零故障的運行紀錄，實現了衛星關鍵部件的自主可控。

不靠任何外人，掐住北斗脖子的手被砍掉了！目前，我國已完全掌握了星載原子鐘的研制技術，并達到了世界一流水平，擺脫了國外導航原子鐘的束縛，扭轉了核心技術受制于人的被動局面，實現了從跟跑者到領跑者的轉變。

超越常規導航思路

——“八萬多人干了20多年，我們走了一條絕無僅有的路。”

2014年3月8日，馬航MH370失聯，事件暴露出快速定位搜救能力不足，導航、定位與通訊功能結合的需求愈加凸顯。第二年8月，美國在國際上提出建立航空器位置監視和搜救標準，要求各國使用“銥星(美國通信衛星)+GPS”的方案。不久，歐洲也宣布要實行“海事衛星+伽利略”的類似標準。

相比之下，中國的北斗，從北斗一代開始就獨具一格，具備定位和通信功能。北斗一代創造性集定位、通信和授時三大功能于一體，豐富拓展了世界衛星導航理論實踐，使我國僅用兩顆衛星和地面高程數據庫就實現了國土及周邊地區的定位服務。而北斗二代獨有的有源定位和短信服務，超越了常規衛星導航的發展思路。

對此，孫家棟院士說：“有源與無源兩種體制的結合，是中國北斗的最大特色和亮點，也是中國北斗的優勢所在。”“北斗是八萬多人干了20多年，我們走了一條絕無僅有的路，別人都沒走過的，我們走成了。”北斗二號總設計師助理郭樹人說。

時下，北京大街小巷的公交站，候車乘客習慣性拿出手機查詢到下一趟車的到站時間。而數千里之外的南海海域，外出作業的漁船主正在往家里通報情況。而這一切，都歸功于北斗衛星導航系統。

隨著北斗芯片及終端的小型化、低成本等技術的發展和車聯網、物聯網等產業快速興起，北斗系統與大數據、云計算、移動互聯網等信息技術融合發展，北斗導航產品正全面走向大眾化應用，“高大上”的北斗系統與普通百姓的生活越來越緊密聯系。

走出國門，北斗系統免費向亞太地區提供公開服務，定位精度優于10米，測速精度優于0.2米/秒，授時精度優于50納秒，其定位精度等技術參數與GPS民用信號相當。貢獻中國智慧，彰顯中國擔當，北斗正在獲得越來越多國家和國際組織的認可，成為一張閃亮的“中國名片”。

在不得不說的軍事領域，北斗應用戰略意義非凡。作為精確武器制導和未來聯合作戰的關鍵技術保障，北斗系統確保了國家重要戰略平臺可靠的任務執行能力。在導彈制導方面，北斗系統可作用于機動式彈道導彈、遠程巡航導彈、戰略轟炸機及彈道導彈核潛艇等全程或某些特殊時刻的精確定位與位置校準。對于固定目標的打擊，導彈可以根據北斗提供的坐標自動尋找和精準打擊目標，精度達到幾米，甚至更高。而在聯合作戰方面，北斗系統能夠為所有陸上突擊力量、海上打擊平臺、空中作戰單元，以及所有參戰人員提供導航和定位，通過數據鏈系統將它們全部聯于一體，實現海陸空全譜系聯合作戰——北斗正在為我們構筑和開拓一個全新的戰略邊疆。

北斗的發展和應用，贏得了市場認可，得到了大眾認同；反過來，市場的巨大推動力量，也在再塑北斗的未來。2015年4月，在莫斯科舉行的第九屆國際導航論壇上，俄羅斯導航產業界的領袖們在探討全球四大導航系統發展水平時，一致把中國北斗排在俄羅斯GLONASS系統和歐盟“伽利略”系統之前。

星參北斗，位聯全球。今年下半年北斗全球組網拉開大幕，計劃2018年前后完成約18顆衛星發射，率先為“一帶一路”沿線國家提供服務；2020年前后形成全球服務能力，建成世界一流的全球衛星導航系統。