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一年11次發射20顆衛星升空,18年發射43顆衛星100%成功率——北斗走向全球的傳奇

原標題:一年11次發射20顆衛星升空,18年發射43顆衛星100%成功率——北斗走向全球的傳奇


在我國四川大涼山腹地,散落著3個航天點號,分別被當地老鄉叫做牛頭山、天王山和袁家山。每一次北斗出征,中國航天人都會在「三山」之間穿梭,樹影婆娑中他們的身影若隱若現,成為外界觀察這一國之重器難得的視角。


11月19日,當我國第42、43顆北斗導航衛星在西昌衛星發射中心騰空而起,這裡的火箭跟蹤測量人員再次活躍起來。牛頭山,海拔近1800米,是這裡地勢最高、位置最偏遠的點號,也是每次火箭發射萬里測控的「第一棒」。天王山,幾百平方米的山頂「壩子」上,守著5個人,兩個點號左右呼應,一邊是氣象站,一邊是測量點。袁家山,三代「夫妻哨」在這裡紮根,一座哨塔,一個家。


沒有人做過具體統計,偌大的中國北斗衛星導航系統究竟有多少個崗位又有多少人參與,但屬於北斗大系統的每次進展,則毫無遺漏地被人們記錄下來——


過去1年里,我國先後完成11次發射任務,將19顆北斗三號導航衛星和1顆北斗二號導航衛星送入預定軌道,組網發射最短間隔17天,創造了北斗組網發射歷史上高密度、高成功率的新紀錄。

而截至目前,中國北斗已經走過18年,成功將包括4顆試驗衛星在內的43顆北斗衛星送入太空,發射成功率達到100%。


天樞貪狼、天權文曲、搖光破軍……是中國古人對「北斗」的解讀,而如今的「北斗」則蘊藏著更多故事,象徵更多意義。


發射前3小時的「漏電」驚魂


航天發射是一項高風險的科技活動,歷次北斗任務中,也有驚心動魄的回憶。


2000年10月31日和12月21日,在前後不到兩個月里,西昌衛星發射中心連續成功發射了兩顆「北斗一號」靜止軌道導航衛星。我國也因此實現了首次使用雙星定位技術組成的區域衛星導航系統。


然而,事情不像人們期待的那麼順利,航天發射的高風險再一次得到驗證。


2003年5月24日晚,長征三號甲運載火箭托舉著第三顆「北斗一號」衛星矗立在發射塔架,等待著飛天一刻的來臨。


突然,發射場區遭遇傾盆大雨。


控制系統報告:給箭上三級火工品和電磁閥等設備供電的關鍵線路——M3母線漏電。這一險情可能造成箭上火工品誤爆或不起爆,導致發射失敗的嚴重後果。


此時,距預定發射時間不足3小時,發射「窗口」也只有短短51分鐘。

時任西昌衛星發射中心火箭控制系統的高級工程師毛萬標回憶起來,當時擺在他們面前有兩個選擇:如果發射,會有風險;如果中斷髮射,就會造成無法估量的損失,還會留下重大事故隱患。


一時間,指揮中心陷入兩難。毛萬標站了出來,跑到火箭塔架,幾次來回上下,最終得出結論:漏電現象是由於環境濕度較大,部分接插件結霜引起,不會影響母線供電電壓,不會成為決定成敗的因素,「可以發射!」


那年的5月25日零時34分,我國第三顆北斗一號衛星發射升空,成功進入預定軌道。


這是發生在北斗一號導航衛星組網發射中的故事。事後談及這次任務,毛萬標說:「在那個時候,就需要有人站出來,這是作為一個系統工程師、作為一個航天人的責任。」


雷暴間隙「見縫插針」發射成經典


在全球十大航天發射場中,西昌衛星發射中心是屬於氣候條件較為複雜的發射場之一。該中心氣象系統高級工程師江曉華說,這裡不僅有雨季乾季之分,還要受來自東南西北4個方向的氣象系統影響,統計顯示,這裡近50%的發射都是在雨季執行的。


儘管如此,2011年的一次北斗發射,還是讓他們遭遇到前所未有的「惡劣」氣候條件。


這一年7月27日5時整,距離發射窗口僅剩半小時,天空中突然雲團涌動,越過山峰向場區上空聚攏,不久便電閃雷鳴、暴雨傾盆。


江曉華回憶,從發射前半小時開始,氣象人員每隔10分鐘就向任務指揮部預報一次場區未來10分鐘的天氣情況,一共報了3次,但結果都是一樣:8公里範圍內有雷暴,而且是強雷暴。


5時30分,已經到了發射窗口時間。氣象團隊必須拿出最後的會商結果。

江曉華至今記得,在最後時刻,氣象團隊終於覓到「機會」——未來10分鐘內,場區雷雨將出現短暫間隙,滿足發射最低氣象條件。很快,上報了「戰機」。


5時44分28秒,伴隨著指揮員的口令,操作手按下紅色「點火」按鈕,長征火箭托舉著「希望」直刺蒼穹。


不久後喜訊傳來:第九顆北斗導航衛星準確入軌,發射成功。這是發生在北斗二號組網發射過程中的故事,也成為後來被頻頻談到的「雷暴間隙奪秒發射」的經典。


江曉華說,摸透「老天爺」的脾氣,找到發射狹窄「窗口」,只是航天各崗位確保成功的一個縮影,「航天發射是萬人一桿槍的事業,無論哪個系統、哪個崗位都是不可或缺的一分子」。


測試指針「爆表」所有人驚出一身汗


直到3年前,這樣的驚險傳奇還在繼續上演。這一次,無關天氣。


2015年3月17日,萬里晴空,長征三號丙運載火箭首次搭載遠征一號上面級和北斗二號導航衛星巍峨地矗立在發射場,進行陣地第一次總檢查測試。


和往常一樣,西昌衛星發射中心地面控制系統工程師張濤在對監測箭上設備的各條母線,逐一進行絕緣性能檢查:「M1對M2絕緣,M1對M3絕緣,M2對M3絕緣……」


與「箭上設備母線」臨近的「地面設備母線」引起了他的警覺。


就在前一晚,張濤習慣性地查找對比了系統改造前後的相關設備和指標,他認為當母線間的絕緣僅限於對「箭上設備母線」進行監測,而「地面設備母線」對「箭上設備母線」的絕緣情況卻沒有考核到。

這一次發射,是控制系統地面設備改造後首次投入發射任務,也是首次發射遠征一號上面級和新一代北斗導航衛星,意義之重要不言自明。


「不測不知道,一測嚇一跳!」


當張濤用測試電筆將「地面設備母線」與「箭上設備母線」連接,測試指針「噌」地一下「爆表」,在場的所有人立刻驚出一身汗。


「報告!發現異常!」張濤和二崗人員經過再三檢查,共同確認,「地面設備母線」與「箭上設備母線」間呈導通狀態,與設計要求不符,「一旦誤接通,很可能給箭上設備造成無法估量的損傷」。


第一次總檢查不得不立即叫停。張濤和同事收到了最新命令:「必須儘快排除故障,否則將會影響發射進程!」


當天21時左右,張濤和航天科技集團技術人員一起重置調試該設備的連接焊點,反覆測試確定各項參數合格。


3天後,即3月30日21時,西昌衛星發射中心首次成功發射遠征一號上面級,將北斗二號導航衛星送入預定軌道。


「關門」前4小時擠進「全球衛星導航俱樂部」


有人問,既然航天發射風險如此之高,為何不放慢腳步,「且走且徐吟」?也有人質疑,頻頻發射的背後是否有急功近利的心態在作祟?


這一切還要從北斗的誕生說起。

1994年,我國決定啟動北斗一號工程,進行衛星導航試驗探索。


當時,作為國際上現有的衛星導航系統,美國GPS、俄羅斯格洛納斯已各自發射了20多顆衛星,完成全球組網,並佔用了最適合衛星導航的黃金頻段。我國則與正在建設伽利略衛星導航系統的歐盟,推動國際電聯從航空導航頻段中「最大限度地」擠出一小段以供使用。


「這一小段頻率,是建設一個全球導航系統最基本的頻率需求,各國均可平等申請。」北斗衛星導航系統總設計師楊長風說。


他至今記得一個日子——2000年4月18日,這一天,中國北斗和歐盟伽利略系統同時申報。按照國際電聯規則,必須在7年內成功發射導航衛星,並成功發射和接收相應頻率信號,才能獲得該軌道位置和頻率資源,否則將無法取得合法地位。


「賽跑」開始了。


2005年,歐盟發射了首顆伽利略導航衛星。楊長風說,此時,我國雖然已經發射了3顆北斗「試驗」衛星,但這些衛星不具備主動發射下行信號的能力,而符合國際電聯規則的北斗二號衛星仍在研製,「時間很緊迫」。


距7年限期只剩不到3年,如果不能成功發射一顆導航衛星,頻段就只能拱手讓人。留給北斗人的,似乎只有背水一戰,倒排工期,縮短研製周期。


終於,在2007年4月初,我國第一顆北斗導航衛星如期矗立在發射塔架上。但,新的問題再次出現:運載火箭上了發射塔架進行第三次總檢查時,衛星應答機突然出現異常。


此時,留給楊長風及其團隊用來修復的時間,只有3天。


北斗人決定對衛星「開膛破肚」。爬上塔架打開火箭、撥開衛星,拿出有問題的應答機設備,從西昌趕到成都,從零開始,重新進行檢驗測試。

「那時我們只能用汽車運過去,顛簸四五個小時。為防車的震動造成影響,應答機都是懷裡抱著的,像個孩子一樣保護著。」楊長風說。


2007年4月14日4時11分,這顆肩負著重要使命的北斗衛星終於起飛。4月17日20時許,衛星傳回了信號。


此時,距離國際電聯的「七年之限」只剩不到4小時。在國際電聯「關門」之前,中國北斗終於擠進「全球衛星導航俱樂部」。


關鍵部件全部國產化「逆襲」之路


最新一次發射的是第42、43顆北斗衛星,也是第18、19顆北斗三號組網衛星。


楊長風說,衛星入軌後將與此前發射的17顆北斗三號衛星進行組網聯調和性能指標評估,計劃於今年年底開通運行,向「一帶一路」國家和地區提供基本導航服務,這標誌著中國北斗邁出從區域走向全球的「關鍵一步」。


相繼發射的19顆北斗三號衛星中,不論是全身披掛「新神器」的試驗星,還是可以「自我診斷」、長壽命、高可靠的首發雙星,抑或是新增國際搜救功能的第13、14顆衛星,以及最新發射的首次採用激光星間鏈路進行高精度時間傳遞的基本系統收官雙星……一年之內完成基本系統建設的奇蹟,依靠的卻不是「人海戰術」。


航天科技集團五院北斗三號衛星總指揮遲軍透露,和「前輩」相比,北斗三號在前方發射場的衛星試驗人員數量減少了近一半、全流程時間縮短了近三分之一。後方北京的在研情況也是一樣,不論是人員還是研製周期都大為縮減。


在備受關注的「國產化」問題上,北斗三號也交出了自主可控的答卷——「目前北斗三號衛星上使用的所有部件,全部實現了國產化」。


北斗三號工程副總設計師、衛星首席總設計師謝軍告訴記者,作為響噹噹的國之重器,北斗三號在前期論證中,就明確提出元器件和器部件國產化自主可控的目標。

「中國的北斗,也是世界的北斗,應用將向全人類開放,但從技術可持續發展來看,必須堅定地走國產化的道路,做到核心在手。」謝軍說。


後續,我國將於2020年年底前建成由30多顆北斗導航衛星組成的全球系統。那時,中國北斗將成為包括美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略在內的全球四大導航系統之一。


如今的北斗已經可以站出來說,自己擁有格洛納斯、伽利略甚至GPS不曾具備的絕活。比如轉發用戶簡訊。


沒有手機信號,又沒有昂貴的海事衛星,人們可以用北斗發信息——或許是救命的信息。楊長風透露,在我國東南沿海,漁民是第一批北斗的忠實用戶,全國4萬餘艘漁船已經安裝了北斗,累計救助漁民上萬人。


今年,北斗地基站網的開通,讓米級、亞米級、厘米級甚至毫米級的服務不再是夢想——人們可以在這一技術的基礎上大膽設想,未來的車輛走在中間車道,屬於中國的北斗導航將不會誤認為,「那是左轉車道」。

中國青年報·中青在線記者 邱晨輝 來源:中國青年報

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