“叫板”GPS，它用8年超越了自己的“小目标”

在2017年国家科学技术奖励大会上，“北斗二号卫星工程”荣获国家科学技术进步奖特等奖。从2004年8月立项，到2012年12月正式向我国及亚太地区提供导航、定位、授时和短报文通信服务，该系统用8年时间，建成了由14颗卫星和32个地面站天地协同组网运行的区域导航系统，追赶并达到同期国际先进水平，书写了我国航天领域又一段传奇。

该工程总设计师助理郭树人介绍，北斗二号卫星导航系统直面国际竞争，与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯等国外先进系统比性能、比服务，是我国首个与国际先进系统同台竞技的航天系统。

2004年北斗二号工程立项时，GPS的定位精度已达到10米，工程总体将这一指标定为北斗的“小目标”。“我们觉得，系统完成时，能达到这个水平就心满意足了。”该工程卫星系统总师杨慧说。2012年，北斗二号完成区域组网投入正式运行，此时GPS经过改进，定位精度已提升至6米，而北斗的精度指标已经与之旗鼓相当。

回顾工程的发展，杨慧的感受是：“一次次被逼到绝境，又一次次爬起来。”她回忆说，北斗发展之初，和其他航天系统一样，难以开展核心技术的合作。这段艰辛历程，让北斗团队坚定了自主建设的决心，取得了一项项重大技术突破。

“北斗二号国际首创同步轨道导航卫星，同时首创了以地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星为骨干，兼有中轨道卫星的混合导航星座。”该工程原副总设计师、北斗系统高级顾问李祖洪说，对于区域导航系统而言，这种组合可以用最少的卫星数量实现最好的覆盖效果，已获得了国际的认可。

杨慧表示，不同轨道对卫星设计、导航性能会带来不同影响。国外导航卫星均在高度2万公里左右的中轨道运行，很多导航性能所需的特性，在中轨道卫星上已经摸透。但北斗系统建设受国土布站局限，必须造出能在国土范围内管辖的星座，只能采取高、中轨混合的方式，这带来了一系列世界性难题。经过不懈努力，北斗团队解决了高轨导航卫星姿态控制、高精度温控等难题，提升了系统服务的精度、连续性和可用性。

北斗是我国唯一的导航系统，许多导航卫星特有的产品，国内过去没有，国外则对我国实施了技术封锁。北斗团队自主研制了以星载原子钟为代表的一批核心产品，打破了国外的封锁垄断，实现了卫星关键部件自主可控，并达到了国际先进水平。

郭树人表示，北斗二号是国际上首个将导航定位、短报文通信和差分增强三种服务融为一体的导航系统。杨慧说，一体化设计对卫星的兼容性提出了极高要求。除了要解决多个频率相互干扰的问题，对卫星的整体设计、功能需求、设备小型化等方面都带来了影响。

同时杨慧介绍，位置报告功能是从北斗一号开始就具备的特点。“它不但能让你知道自己在哪，也能让上级系统知道你的位置，在救援、抢险中可以发挥重要作用。”她说，“如果MH370装有北斗系统，就不会找不到了。”

除了卫星设计、产品及功能上的创新，北斗二号面临激烈的国际竞争。杨慧说，通常一箭多星发射都是针对小卫星或低轨卫星，而向将近36000公里高度的轨道，对每颗重达2吨多的导航卫星进行一箭双星发射，难度大不相同。

“北斗二号卫星工程建设的圆满完成，使我国从根本上摆脱了对国外卫星导航系统的依赖。”郭树人说，北斗二号卫星导航系统已成为代表中国服务国际社会的国家名片。（记者 付毅飞）