「叫板」GPS 它用8年超越了自己的「小目標」

在2017年國家科學技術獎勵大會上，「北斗二號衛星工程」榮獲國家科學技術進步獎特等獎。從2004年8月立項，到2012年12月正式向我國及亞太地區提供導航、定位、授時和短報文通信服務，該系統用8年時間，建成了由14顆衛星和32個地面站天地協同組網運行的區域導航系統，追趕並達到同期國際先進水平，書寫了我國航天領域又一段傳奇。

該工程總設計師助理郭樹人介紹，北斗二號衛星導航系統直面國際競爭，與美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯等國外先進系統比性能、比服務，是我國首個與國際先進系統同台競技的航天系統。

2004年北斗二號工程立項時，GPS的定位精度已達到10米，工程總體將這一指標定為北斗的「小目標」。「我們覺得，系統完成時，能達到這個水平就心滿意足了。」該工程衛星系統總師楊慧說。2012年，北斗二號完成區域組網投入正式運行，此時GPS經過改進，定位精度已提升至6米，而北斗的精度指標已經與之旗鼓相當。

回顧工程的發展，楊慧的感受是：「一次次被逼到絕境，又一次次爬起來。」她回憶說，北斗發展之初，和其他航天系統一樣，難以開展核心技術的合作。這段艱辛歷程，讓北斗團隊堅定了自主建設的決心，取得了一項項重大技術突破。

「北斗二號國際首創同步軌道導航衛星，同時首創了以地球同步軌道衛星、傾斜地球同步軌道衛星為骨幹，兼有中軌道衛星的混合導航星座。」該工程原副總設計師、北斗系統高級顧問李祖洪說，對於區域導航系統而言，這種組合可以用最少的衛星數量實現最好的覆蓋效果，已獲得了國際的認可。

楊慧表示，不同軌道對衛星設計、導航性能會帶來不同影響。國外導航衛星均在高度2萬公里左右的中軌道運行，很多導航性能所需的特性，在中軌道衛星上已經摸透。但北斗系統建設受國土布站局限，必須造出能在國土範圍內管轄的星座，只能採取高、中軌混合的方式，這帶來了一系列世界性難題。經過不懈努力，北斗團隊解決了高軌導航衛星姿態控制、高精度溫控等難題，提升了系統服務的精度、連續性和可用性。

北斗是我國唯一的導航系統，許多導航衛星特有的產品，國內過去沒有，國外則對我國實施了技術封鎖。北斗團隊自主研製了以星載原子鐘為代表的一批核心產品，打破了國外的封鎖壟斷，實現了衛星關鍵部件自主可控，並達到了國際先進水平。

郭樹人表示，北斗二號是國際上首個將導航定位、短報文通信和差分增強三種服務融為一體的導航系統。楊慧說，一體化設計對衛星的兼容性提出了極高要求。除了要解決多個頻率相互干擾的問題，對衛星的整體設計、功能需求、設備小型化等方面都帶來了影響。

同時楊慧介紹，位置報告功能是從北斗一號開始就具備的特點。「它不但能讓你知道自己在哪，也能讓上級系統知道你的位置，在救援、搶險中可以發揮重要作用。」她說，「如果MH370裝有北斗系統，就不會找不到了。」

除了衛星設計、產品及功能上的創新，北斗二號面臨激烈的國際競爭。楊慧說，通常一箭多星發射都是針對小衛星或低軌衛星，而向將近36000公里高度的軌道，對每顆重達2噸多的導航衛星進行一箭雙星發射，難度大不相同。

「北斗二號衛星工程建設的圓滿完成，使我國從根本上擺脫了對國外衛星導航系統的依賴。」郭樹人說，北斗二號衛星導航系統已成為代表中國服務國際社會的國家名片。