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北鬥全球係統核心星座部署完成
2019-12-23 07:55:20 來源: 經濟日報
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  將為全球用戶提供性能優異的導航服務——

  北鬥全球係統核心星座部署完成

  12月16日,北鬥三號面向全球導航服務的最後一組MEO衛星——第52、53顆北鬥導航衛星終于落子于北鬥“大棋盤”的中圓地球軌道。至此,北鬥三號在該軌道上規劃的24顆衛星已全部到位,標志著全球係統核心星座部署完成,將為全球用戶提供性能優異的導航服務,以及全球短報文通信、國際搜救等特色服務。

  自2017年11月5日首次發射北鬥三號組網衛星以來,在工程7大係統、300多家參研參建單位、10余萬名科研人員的共同努力下,僅兩年多時間,已連續成功實施18次組網發射,將28顆北鬥三號組網衛星和2顆北鬥二號備份衛星順利送入預定軌道,以平均每月發射1.2顆衛星的高密度,刷新了全球衛星導航係統組網速度的世界紀錄。

  右圖 我國在西昌衛星發射中心以“一箭雙星”方式成功發射第52、53顆北鬥導航衛星。 郭文彬攝

  左圖 攜帶衛星的火箭發射後,在天空留下的火箭尾跡雲。 郭文彬攝

  下圖 北鬥雙星轉運至發射現場。南 勇攝

  智慧管理 高效組網

  早在上世紀80年代,考慮到當時的經濟實力、技術水平和快速投入使用的需求,我國通過充分論證,拋棄了國際上慣有的一步建成全球組網係統的路線,採取“先區域、後全球”的三步走戰略。

  在目前已發射入軌的24顆中圓地球軌道衛星中,14顆由中國航天科技集團有限公司所屬中國空間技術研究院抓總研制,10顆由中國科學院微小衛星創新研究院抓總研制。工程有關負責人介紹,北鬥三號全球係統研制期間,通過強化産品多家布局,組織多方同步攻關,極大調動了各方資源力量,極大促進了優勢互補、協同共進,極大加速了關鍵核心技術突破,推動形成了良性互利的發展局面,為確保北鬥三號全球係統快速高效組網發揮了重要作用。這是北鬥係統創新工程管理模式的重大舉措,是推動重大航天工程治理體係和治理能力現代化的有益探索。

  “集中力量辦大事是我們成就事業的重要法寶。”中國航天科技集團有限公司所屬中國空間技術研究院逐步摸索出航天項目群管理模式。他們遍尋“能人”,利用國內最先進的科技成果和最優質的材料、技術、産品進行係統集成,實現總體優化。在全國一盤棋的大協作下,北鬥導航係統各個環節才得以高效運轉,資源才得到有效整合。

  重大核心技術和關鍵産品是買不來的。北鬥國産化推進之初步履維艱,北鬥人不惜花費超過其他衛星3倍多的時間反復驗證、測試、迭代,並主動幫助生産廠家改進技術和管理流程,毫無保留地傳授經驗。北鬥三號工程副總設計師、衛星首席總設計師,曾任北鬥二號衛星總設計師的謝軍回憶道,“那段時間只要一下班,我就跑去廠家現場‘督戰’。有時做産品試驗,我甚至守在一旁36小時不合眼”。

  “發展的路子走得有點彎、有點長,但是符合國情和發展需要,節拍與國民經濟的步伐完全一致”,北鬥一號衛星總指揮李祖洪説。“三步走的戰略確保我們至少提前10年用上了北鬥,滿足了我國的實際情況,是中國的首創”,北鬥一號衛星總設計師范本堯説。

  從北鬥一號數年研制一顆星,到北鬥二號3年研制15顆星,再到北鬥三號3年並行研制20顆星……在北鬥發展進程中,一組組數據充分反映了北鬥團隊的高效。為突破發射高峰期集中交付産品壓力大的瓶頸,中國航天科技集團公司五院打破常規,提前策劃先期投産方案,根據産品的成熟度進行分類,有重點地提前投産,極大緩解了承研單位的壓力,保障了産品質量安全。這些創新舉措也極大提升了北鬥三號的組批生産效率。

  2003年,北鬥一號係統建成,這使我國成為繼美、俄之後第三個擁有自主衛星導航係統的國家;2012年12月27日,北鬥衛星導航係統正式提供區域服務,北鬥係統成為國際衛星導航係統四大服務商之一;2018年12月27日,北鬥三號基本係統部署完成;如今,北鬥三號完成了全球係統核心星座部署……步步為營、久久為功,北鬥正將三步走的戰略路徑逐步變為現實。

  獨特星座 中國首創

  在北鬥三號衛星“天團”裏,有3類隊員,它們分別在不同軌道上堅守著崗位。本次發射的雙星,也就是中圓軌道衛星——MEO衛星,被北鬥人稱為“萌星”,是全球組網的主力。它們不辭辛勞地繞著地球滿場飛,讓自己的聚焦點在地面畫著波浪線,以求覆蓋到全球更廣闊的區域。

  北鬥三號衛星總設計師王平介紹,MEO衛星的軌道高度約為2萬公裏,軌道周期約為12個小時,與地球自轉周期不同步。“從地面上看,它們由西向東不斷的運動覆蓋全球。因此,要想提供全球導航服務,主要是依靠MEO衛星。這也是為什麼把24顆MEO衛星作為北鬥的全球組網核心星座的原因”,王平説。

  在萌星為全球組網衝鋒的同時,隊友們也非常給力。其中,深情的“吉星”——GEO衛星是地球靜止軌道衛星,始終隨著地球自轉而動,以便時刻聚焦祖國;“愛星”——IGSO衛星則是傾斜地球同步軌道衛星,如同辛勤的蜜蜂,讓自己的星下點軌跡包住亞太地區,保護中國周邊。

  在美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略等導航係統紛紛以單一軌道衛星部署星座的背景下,中國北鬥卻獨樹一幟,採用3種軌道衛星組成混合導航星座。

  為何如此布局?這源自北鬥三步走的發展戰略。在前兩步裏,北鬥分別要為中國和亞太地區提供服務,吉星和愛星顯然更有優勢,而萌星更適合在全球導航服務的戰場上發揮作用。況且,當時萌星還有很多關鍵技術尚未突破,需要通過實戰驗證。

  為此,北鬥人首次建成了混合星座,以最少的衛星數量建設了集基本導航、位置報告等多種業務于一體的北鬥二號區域衛星導航係統,成為世界上區域衛星導航係統建設的典范。

  這種技術體制可以高效構建區域係統,兼顧拓展全球係統。在北鬥二號係統的建設中,共布局了4顆萌星,並給它們充分的時間和絕佳的平臺去逐步攻克一係列全球組網穩定運行的瓶頸問題。因此,當北鬥開啟全球組網徵程後,躍升為主力的萌星得以大顯神威。

  而此時的吉星和愛星則成為最佳隊友。北鬥人為它們精心設計了數量不多,作用卻很關鍵的崗位。它們不僅承擔著配合萌星、顯著增強北鬥三號整體技術指標的“助攻”職責,還攜帶了很多“神器”,為未來北鬥廣泛運行與應用之路開疆拓土。

  目前,北鬥三號全球係統組網已進入衝刺階段。按照計劃,我國將于2020年上半年發射兩顆地球同步軌道GEO衛星,全面建成北鬥三號係統,為全球提供更優質的服務。與此同時,我國已經啟動了北鬥係統接續發展的總體論證和關鍵技術攻關等工作,計劃于2035年前,建成以北鬥係統為核心的綜合定位、導航、授時體係。(記者 姜天驕)

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