航天科技五院：“中国坐标”闪耀星空

关键器部件100%国产化 管理创新赋能高效组网

2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。这个由我国建成的独立自主、开放兼容的卫星导航系统，从此走向了服务全球、造福人类的时代舞台。

点亮北斗的，是中国航天人26年的不懈努力。作为我国自主研发北斗卫星导航系统的中坚力量，中国航天科技集团五院（以下简称“五院”）从单星研发到多星并举，从艰难追赶到昂首超越，蹚出了一条独立自主、创新超越的道路。

关键器部件100%国产化

核心器部件国产化率100%，是北斗三号卫星亮眼的标签。自2009年11月启动建设，10余年以来，共有400多家单位、30余万科技人员集智攻关，攻克星间链路、高精度原子钟等百余项关键核心技术，突破上百项器部件国产化研制。

对五院而言，国产化推进之初步履维艰，全院上下不惜花费超过其他卫星3倍多的时间反复进行验证、测试、迭代。

五院北斗系统工程副总设计师、北斗三号工程卫星系统总设计师谢军回忆，那段时间只要一下班或周末，他就跑去厂家现场“督战”，有时做产品试验，他也一直守着，有时甚至36小时不合眼。经过了上万个日日夜夜的风雨兼程，他和北斗研制团队成功实现了上千项关键技术的突破，最终使得北斗卫星导航系统可以为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。

在国产化的征程中，有一个很难攻克的产品，就是卫星使用的陀螺。五院北斗二号卫星总指挥兼总设计师杨慧介绍，在研制北斗二号卫星的时候，国产陀螺的寿命仅有三个月，但任务要求陀螺必须连续工作八年。为了达到任务要求，北斗团队不仅联合国内合作伙伴进一步突破陀螺寿命难题，更重要的是在系统上设计多种应对模式，确保卫星在一些极端情况下仍能正常工作。卫星在轨运行的实践证明，他们的方案是正确的。而在坚定的国产化路线中，国产陀螺如今设计寿命已达到十几年。

高精度原子钟产生整个卫星的脉动，产生时频基准，传递到其他卫星、地面站乃至用户手里的终端，堪称卫星导航功能的“心脏”。北斗三号卫星副总师张立新介绍，二十年前，我国还没有自己的铷钟。国内组织了三个团队攻关，最终攻克了原子钟难题。如今，北斗全球组网星已用上了新一代国产原子钟。

由于北斗系统无法像GPS一样在全球建立地面站，为了解决境外卫星的数据传输通道，五院北斗三号研制团队攻克了星座星间链路技术，采取星间、星地传输功能一体化设计，实现了卫星与卫星、卫星与地面站的链路互通，这就是说，虽然“看不见”在地球另一面的北斗卫星，但用北斗卫星的星间链路同样能与它们取得联系。

“在建设北斗系统的时候，航天人一直以国际一流的标准在约束自己，要求自己，走出了一条很好的可借鉴的路。”谢军说。

管理创新托举北斗前行

从北斗一号数年研制一颗星，到北斗二号3年研制15颗星，再到北斗三号3年并行研制20颗星；从单机产品年交付量百十台套到最高时每年上千台套……这一系列跨越式的进步得益于五院不断创新和优化的管理模式，赋能北斗高效组网。

针对北斗工程时间紧迫、技术复杂、多星多线并举、参研单位众多的特点，五院跳出了单个卫星管理模式，开创了组网卫星研发生产组织管理的新模式，首创了“四加一”的管理流程体系，包括技术、计划、产品保证和技术安全四大流程，加上与之紧密契合的政治工作流程。与此同时，远程测试、无线健康状态检查、智能管控等新手段的应用，使批量生产更加智能高效。

质量管理是北斗全寿命周期的关键。谢军介绍，在生产研制的过程中，为了避免由于进度带来质量问题，五院有着严格的质量管理规定。第一步，产品技术状态上一定是按照严格的充分论证，更改要经过层层审批、试验验证。第二步，对所有要上天的产品与其他产品一样都有相应完整的力学和热真空实验。第三步，加严了产品验收，验收过程中做好产品的数据比对。

2018年北斗三号卫星成功实现一年19星发射，在太空中再次刷新了“中国速度”，其背后是北斗团队不断精简、优化的发射流程管理。目前，北斗三号整星研制周期缩减25%，发射场周期减少27%，发射场人员减少39%，在原有整星研制流程的基础上整合了总装和测试项目，减少了大部件拆装次数，从而降低了人为问题的发生概率。

在历经北斗管理创新全过程的北斗三号卫星副总指挥王东看来，墨守成规就会止步不前，放下姿态、创新思想，才是创造“中国的北斗、世界的北斗”的必由之路。

催生更多“北斗+”融合应用

曾经以为离我们很遥远的北斗卫星，其实一直都在默默为我们服务。目前绝大部分的国产手机已经可以接收和使用北斗信号。

而在更广阔的行业领域，“北斗+”融合应用正在加速落地。在北京，数万辆出租车已安装应用北斗车载设备，用户及交通主管部门能实时掌控车辆运行情况及道路运输状况，有利于降低车辆空载率，有效改善城市交通拥堵。在黑龙江、河南、安徽、四川等农业发展重点地区，基于北斗系统的各类无人驾驶农机可以实现精准作业……

事实上，北斗系统自提供服务以来，已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信时统、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用，融入国家核心基础设施，产生了显著的经济效益和社会效益。

据统计，2019年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3450亿元，预计2020年产业总体产值将超过4000亿元。北斗与互联网、大数据、人工智能等新技术的融合发展，正在构建以北斗时空信息为主要内容的新兴产业生态链，并正在成为北斗产业快速发展的新引擎和助推器，推动着生产生活方式变革和商业模式的不断创新。

随着北斗三号全球组网建设的收官，北斗卫星导航系统的重点工作今后将从工程建设转移到维护稳定运行、提高服务水平上来。

按照计划，2035年，我国还将建设更加泛在、更加融合、更加智能的综合定位导航授时体系。北斗将以更强的功能、更优的性能，服务全球、造福人类。

谢军表示，中国北斗未来将持续推进海内外应用推广，不断深化卫星导航的高精度服务与云计算、物联网、大数据的继续融合，加快卫星导航领域与高端制造业、软件业的融合，推动生产方式和发展模式的变革，服务国民经济和社会信息化发展。