北斗,争当天上最亮的“星”

2022-10-31 10:03:06 作者: 北斗,争当天

能否打赢这场频率争夺战,关键在于能否尽快研制出北斗卫星。而这时,进口核心关键技术设备星载铷钟谈判又宣告失败。

铷钟作为导航卫星的频率基准,直接决定着导航卫星定位、测距、授时的精度,是整个导航卫星的“心脏”。

北斗“两总”紧急布局国产星载铷钟研制,组建研制团队,对星载铷钟这个卫星导航领域的技术制高点发起了顽强的攻势。

在铷钟研制过程中,中国空间技术研究院时频基准类产品首席专家贺玉玲和她的团队功不可没。

曾有铷钟研究领域的前辈说过:“铷钟的研制是一项耗费生命的事业。”这不仅指它的难度,还指研制它需要花费的时间。就拿铷钟稳定指标的测试来说,要得到一次测量值,需要连续监测十六天,这期间任何异常都会影响测试指标。贺玉玲每天上班第一件事及下班最后一件事,一定是去实验室看测试数据,认真检查各个遥测数据、检查各个仪器设备的运行情况、维护钟房的稳定运行。星载铷钟的精度相对于地面产品提升了约三个量级,这就决定了必须充分考虑各个部组件的细微差异,通过整机的精细调整使产品性能最优。整机每调试一个参数,都需要放到真空罐里测试较长时间才能看到结果。铷钟研制队伍里的人常说:“我把这个调完再走,这样明天就能看到数据了。”但等到调完、测好、再多观察一会儿,走出楼门时早已夜深。

为让“慢性子”的星载铷钟研制跑出快节奏、高效率,他们只能“以百米冲刺的速度跑完一个马拉松”。

连续九个月,团队全体成员平均加班八百多个小时,没有休息一天。他们提前一年拿出星载铷钟正样产品。

这是中国航天史上的第一个高性能星载铷钟!

核心关键技术突破后,北斗卫星研制顺风顺水,很快研制完成。

2007年4月14日4时11分,随着指挥员一声“点火”命令,托举北斗二号首星的“长三甲”运载火箭,在惊天动地的轰隆声中,孔雀开屏般绽放出美丽的尾焰,扶摇直上,飞向苍穹,渐渐融入黎明前漆黑的夜色……

4月17日20时,十多台地面接收机相继收到太空传过来的卫星信号,而且非常清晰!

这一刻,离“七年期限”截止时间只有四小时!

中国北斗成功占据最后一段卫星导航频率使用主动权,标志着中国北斗卫星导航建设终于突出重围,完全摆脱了受制于人的被动局面。

在此后五年多时间里,北斗人先后将十六颗北斗导航卫星送上蓝天。

2012年12月27日,中国向世界宣告:北斗二号正式向亚太地区开通运行服务!

北斗二号胜利开通后,北斗人立刻向北斗三号进军。有人为中国北斗的前途担心:覆盖国土的北斗一号和覆盖亚太地区的北斗二号,对于中国来说不成问题,但覆盖全球的北斗三号就有些麻烦了。

北斗卫星导航从覆盖亚太到覆盖全球这一步,的确太难走!

作为全球卫星导航系统,不仅需要在太空布设数十颗卫星,同时要在地球上各个地区建设众多的地面站点。如GPS,就在全球各地建了众多地面站。但中国难以在全球布设站点,建不成“地网”。这是北斗卫星导航由区域向全球拓展面临的首要亦是最大障碍。

不能在世界各地建设地面站点,北斗全球系统就不建了吗?

北斗人通过艰苦探索,开创性设计出无须在亚太以外地区建设地面站点的星间链路方案。星间链路是航天器与航天器、航天器与地面站之间具有数据传输和测距功能的无线链路。即在星星之间、星地之间,织成一个“天罗地网”。

信息天路串并联,从此天堑变通途。

星间链路,是典型的中国特色、北斗绝技!

但星间链路工程实现难度非常大:不仅测量距离、信息传输量增加了一个数量级,而且卫星以每秒七八公里的速度运行,要相互对准难度本来就很大,相隔几万公里的卫星之间要实现厘米级距离测量,更是难上加难。

为此,国内多个优势单位集成攻关,其中就有某研究院空间仪器工程团队。

接到任务安排后,空间仪器工程团队的郭熙业风尘仆仆地前往成都中电集团某研究所,开始投身星间链路攻坚战。

攻关难度超常,而完成任务还不能超时。郭熙业给自己定下了一个雷打不动的规矩:每周工作七天,每天十六个小时;攻关遇到问题,不解决不下班;工作时间手机关机。而实际情况是,几乎每天都会遇到难题,几乎每月要熬十个通宵。

郭熙业的项目攻关完成一个阶段后,上级前来检查。看了他们的星间链路模拟演示后,孙家栋总设计师说:“你们要继续加强攻关,把一个个未知难题搞清楚,并进行充分验证,确保在工程建设中好用、管用。”

孙家栋总设计师对他们前期工作的充分肯定和鼓励,让这个三十出头的小伙子感到万分激动,也更加信心十足。

星间链路设备比测开始了。参加比测的几家单位,都拿出自己精心生产调试的设备进行对抗式演示。让郭熙业没想到的是,第一场比测,他们竟然输了!