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张维为《这就是中国》第76集:中国北斗 创新前行
最后更新: 2021-09-16 08:21:12我们知道,北斗系统已经从第一代演进到第三代。第一代的北斗系统由三颗卫星提供区域定位服务。从2000年开始,它主要在中国境内提供导航。到了2012年12月,北斗一号的最后一颗卫星寿命到期,北斗卫星导航试验系统就停止运作了。
第二代北斗系统是一个包括16颗卫星的全球卫星导航系统,它从2012年11月开始为亚太地区用户提供定位服务。
现在是第三代北斗系统,由三种不同轨道的卫星组成,包括24颗覆盖全球的地球中远轨道卫星,3颗覆盖亚太大部分地区的倾斜地球同步轨道卫星,还有覆盖中国的3颗地球静止轨道卫星。6月23日9时43分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射北斗三号系统的最后一颗全球组网卫星,至此北斗三号全球部署,比原计划提前半年完成。
当年排挤我们的欧洲伽利略系统从2016年12月开启初始服务,上线一个月左右的时候,18颗卫星上的72台原子钟就有9台停止工作。到了2019年7月14日,整个系统甚至一度瘫痪,大约花了一个月时间才恢复正常。2006年中国退出伽利略计划的时候,欧盟说,你们退出与否我们都无所谓。美国人认为中国根本搞不成自己的定位系统。当时我们网络上充斥了对我们北斗的嘲笑、质疑,乃至辱骂,没有多少鼓励和支持。我们也遇到了一些西方势力的直接干预,因为他们害怕中国科技的进步,害怕中国的全面崛起,所以拼命抹黑中国的一切,当然现在看来都是螳臂当车。
中国就是这么一个神奇的国家:不管国家面临多少困难和挑战,总有那么一批人、一批企业、一批单位、一批科技工作者忍辱负重,奋发图强,百折不挠地做事。目标就是追求卓越、超越西方,也就是鲁迅先生当年所说的,我们从古以来,就有埋头苦干的人,有拼命硬干的人,有为民请命的人,有舍身求法的人。这就是中国的脊梁。中国北斗团队持续二十多年的默默奋斗,发愤图强,追求卓越,创造了人间奇迹,就是一个证明。
不知大家是否知道,北斗团队的平均年龄才31岁,大部分是80后和90后,这应该是世界各国卫星研发团队中最年轻的队伍,他们是中国自信的年轻一代的杰出代表。这一代自信的中国人已经使我们的网络生态大为改观,唱衰中国的“公知”影响力迅速走衰,西方神话走向终结。今天,中国自信日益增强,体现在各个领域,从科技领域的北斗成就到华为奇迹,到制造业领域的各种大国重器和无数响亮的中国品牌,从商业领域内的国货潮,到文化领域的中国风等等。
我由此而想到北斗精神对我们这个时代的意义。北斗精神的核心是发愤图强、自主创新,追求卓越,还有崇高的民族荣誉感。我们国家正面临百年未有之大变局,太需要这种精神了。愿我们都以北斗人为榜样,无论从事什么工作,都能踏踏实实、脚踏实地地、创造性地做事,追求卓越,不辜负这个伟大的国家,不辜负这个伟大的时代!
好,今天就和大家谈这些,谢谢大家。
林宝军:
大家下午好,也许大家没有这个体验,十几年前,我们出门基本上是靠地图和问路。我记得十几年前的一天,我们一家人本来要到北京的碓臼峪去,我爱人提前做了功课,拿出地图,画从哪儿开始拐弯,走哪条路等等。我当时上车的时候想,现在不有卫星导航了吗?咱们试试吧。结果出乎预料,很顺利地就到达了目的地,自此以后,我们就没怎么用过地图了。
当时我们用的导航软件依赖的还是GPS。所以可能有很多人要问,既然GPS这么好用,我们还花那么多钱建北斗干什么呢?其实刚才张教授讲的“银河号”事件是促使我们下决心建北斗的一个很重要的原因。如果我们没有自己的导航系统,我们的民族尊严、国土安全、海洋战略、太空权益等就不可能有保证。所以说北斗系统,也就是我们自己的导航系统,是我们不得不做的国之重器。
我们的北斗经历了三个阶段,第一阶段是北斗一号,区域有源,第二阶段是区域无源,第三阶段就是走向全球。7月31日,习主席向全世界宣布北斗三号建成正式开通,也表明了我们北斗正式向全世界人民,也就是向全球提供服务。现在北斗已经深入到我们生活的各方面了,比如说疫情防控、珠峰测高、以及泥石流灾害防护等。
纵观中国四十年来的发展历史,可以说经历了从中国制造到中国创造的过程。我先说说中国制造。其实改革开放以来,中国通过引进技术、人才、和管理,建立了我们自己的工业体系。在这个过程中,其实我们更多的是“学”,特别在技术上学习、模仿别人。而中国创造是“超”的过程,是建立中国品牌、建立中国人自信的过程。
我举一下北斗三号的例子。其实我们北斗三号在建设过程中,曾经遇到过100多项关键技术,比如说星间链路技术。导航系统最重要的一点就是要是实时地或者准实时地对卫星进行测控。我们北斗大概1到2个小时给卫星注一次数据,这样才能保证它的精度。欧美的做法是全球布站。但我们没有这样的条件,于是提出了自己的中国人的解决方案,就是星间链路。在国际上,这个是从来没有人做过的,而也正是因为依靠了这种创新的技术,我们北斗实现了“一星通、星星通”。七万公里距离,我们的测距精度可以到1个厘米。这是什么概念呢?地球一圈是4万公里,也就是说绕地球两圈的距离,我们测距精度可以到1个厘米,大家想想这个技术很不错吧?
另外,对于导航来讲,最重要的制高点技术是时频,也就是钟。刚才张教授讲的是使我们受限的铷原子钟。其实为了更进一步地发展,实现跨越,我们研制了世界上第一台双频氢原子钟,是中国科学院上海天文台做的。在做的过程中,科学家们实际上也是很胆小的,怕出问题,担心给北斗这么重要的一个系统惹祸。我鼓励大家,说你要重量我给你重量,你要功耗给你功耗,只要做得不比铷钟差,我就给你上。在大家的共同努力下,世界上第一台氢原子钟建成了。正是因为有了氢原子钟,我们现在的卫星是两氢加两铷。实际上我们在这个制高点技术上,已经处于世界领先,或者世界一流的位置了。
上海天文台自主研发的星载氢原子钟(图源:上观)
再一个,我们做北斗是与其他几大导航系统同台竞技,所以并不是有30颗卫星在天上跑就行了,还要让老百姓觉得好用、耐用,要相信它,要有好的用户体验。涉及到用户体验的一个技术是大功率的放大球。导航信号要经过放大之后才能到地面,大家才能接收到这些信号。传统的做法都是用行波管。当时的想法是引进,所以我在成都跟外国人进行谈判。但是价格非常高,进度也不保证。后来我们下决心自己做,并且成功了。但同时,我们也在思考,这是唯一的一条路吗?于是,我们另辟蹊径,发展了百瓦级的大功率氮化镓高效固放技术。这个技术比传统的行波管技术好在哪儿呢?它线性好6dB,也就是好4倍,杂散好15-20dB,20dB是什么概念?就是好100倍。美国人也认为这项技术比较好,现在也在加紧研制,准备在GPS上全面采用。但是现在打到天上的卫星还没有用。我高兴地告诉大家,我带领科学家们研制的2015年3月30日发射的首发星上就已经用了这项技术。所以我们领先对手至少有5年时间。
我们的核心器部件彻底实现了国产化,应该说摆脱了依赖进口,受制于人的局面。通过一系列的创新,包括技术创新,特别是理念创新,使我们提前半年建成了我们北斗系统,实现了中国的速度。
- 原标题:中国北斗 创新前行 本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 徐俊 
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