2020年7月31日,,北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通,。這個(gè)由我國(guó)建成的獨(dú)立自主、開放兼容的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),,從此走向了服務(wù)全球,、造福人類的時(shí)代舞臺(tái),。
點(diǎn)亮北斗的,,是中國(guó)航天人26年的不懈努力,。作為我國(guó)自主研發(fā)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的中堅(jiān)力量,中國(guó)航天科技集團(tuán)五院(以下簡(jiǎn)稱“五院”)從單星研發(fā)到多星并舉,,從艱難追趕到昂首超越,蹚出了一條獨(dú)立自主,、創(chuàng)新超越的道路,。
圖為此前參觀者在第二十屆中國(guó)北京國(guó)際科技產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上參觀展出的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)模型。記者 鞠煥宗 攝
關(guān)鍵器部件100%國(guó)產(chǎn)化
核心器部件國(guó)產(chǎn)化率100%,,是北斗三號(hào)衛(wèi)星亮眼的標(biāo)簽,。自2009年11月啟動(dòng)建設(shè),,10余年以來,共有400多家單位,、30余萬(wàn)科技人員集智攻關(guān),,攻克星間鏈路、高精度原子鐘等百余項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù),,突破上百項(xiàng)器部件國(guó)產(chǎn)化研制,。
對(duì)五院而言,國(guó)產(chǎn)化推進(jìn)之初步履維艱,,全院上下不惜花費(fèi)超過其他衛(wèi)星3倍多的時(shí)間反復(fù)進(jìn)行驗(yàn)證,、測(cè)試、迭代,。
五院北斗系統(tǒng)工程副總設(shè)計(jì)師,、北斗三號(hào)工程衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師謝軍回憶,那段時(shí)間只要一下班或周末,,他就跑去廠家現(xiàn)場(chǎng)“督戰(zhàn)”,,有時(shí)做產(chǎn)品試驗(yàn),他也一直守著,,有時(shí)甚至36小時(shí)不合眼,。經(jīng)過了上萬(wàn)個(gè)日日夜夜的風(fēng)雨兼程,他和北斗研制團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了上千項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破,,最終使得北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以為全球用戶提供全天候,、全天時(shí)、高精度的定位,、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù),。
在國(guó)產(chǎn)化的征程中,有一個(gè)很難攻克的產(chǎn)品,,就是衛(wèi)星使用的陀螺,。五院北斗二號(hào)衛(wèi)星總指揮兼總設(shè)計(jì)師楊慧介紹,在研制北斗二號(hào)衛(wèi)星的時(shí)候,,國(guó)產(chǎn)陀螺的壽命僅有三個(gè)月,,但任務(wù)要求陀螺必須連續(xù)工作八年。為了達(dá)到任務(wù)要求,,北斗團(tuán)隊(duì)不僅聯(lián)合國(guó)內(nèi)合作伙伴進(jìn)一步突破陀螺壽命難題,,更重要的是在系統(tǒng)上設(shè)計(jì)多種應(yīng)對(duì)模式,確保衛(wèi)星在一些極端情況下仍能正常工作,。衛(wèi)星在軌運(yùn)行的實(shí)踐證明,,他們的方案是正確的。而在堅(jiān)定的國(guó)產(chǎn)化路線中,,國(guó)產(chǎn)陀螺如今設(shè)計(jì)壽命已達(dá)到十幾年,。
高精度原子鐘產(chǎn)生整個(gè)衛(wèi)星的脈動(dòng),,產(chǎn)生時(shí)頻基準(zhǔn),傳遞到其他衛(wèi)星,、地面站乃至用戶手里的終端,,堪稱衛(wèi)星導(dǎo)航功能的“心臟”。北斗三號(hào)衛(wèi)星副總師張立新介紹,,二十年前,,我國(guó)還沒有自己的銣鐘。國(guó)內(nèi)組織了三個(gè)團(tuán)隊(duì)攻關(guān),,最終攻克了原子鐘難題,。如今,北斗全球組網(wǎng)星已用上了新一代國(guó)產(chǎn)原子鐘,。
由于北斗系統(tǒng)無(wú)法像GPS一樣在全球建立地面站,,為了解決境外衛(wèi)星的數(shù)據(jù)傳輸通道,五院北斗三號(hào)研制團(tuán)隊(duì)攻克了星座星間鏈路技術(shù),,采取星間,、星地傳輸功能一體化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星與衛(wèi)星,、衛(wèi)星與地面站的鏈路互通,,這就是說,雖然“看不見”在地球另一面的北斗衛(wèi)星,,但用北斗衛(wèi)星的星間鏈路同樣能與它們?nèi)〉寐?lián)系,。
“在建設(shè)北斗系統(tǒng)的時(shí)候,航天人一直以國(guó)際一流的標(biāo)準(zhǔn)在約束自己,,要求自己,,走出了一條很好的可借鑒的路?!敝x軍說,。
管理創(chuàng)新托舉北斗前行
從北斗一號(hào)數(shù)年研制一顆星,到北斗二號(hào)3年研制15顆星,,再到北斗三號(hào)3年并行研制20顆星,;從單機(jī)產(chǎn)品年交付量百十臺(tái)套到最高時(shí)每年上千臺(tái)套……這一系列跨越式的進(jìn)步得益于五院不斷創(chuàng)新和優(yōu)化的管理模式,賦能北斗高效組網(wǎng),。
針對(duì)北斗工程時(shí)間緊迫,、技術(shù)復(fù)雜、多星多線并舉,、參研單位眾多的特點(diǎn),,五院跳出了單個(gè)衛(wèi)星管理模式,開創(chuàng)了組網(wǎng)衛(wèi)星研發(fā)生產(chǎn)組織管理的新模式,,首創(chuàng)了“四加一”的管理流程體系,,包括技術(shù)、計(jì)劃,、產(chǎn)品保證和技術(shù)安全四大流程,,加上與之緊密契合的政治工作流程。與此同時(shí),,遠(yuǎn)程測(cè)試,、無(wú)線健康狀態(tài)檢查、智能管控等新手段的應(yīng)用,,使批量生產(chǎn)更加智能高效,。
質(zhì)量管理是北斗全壽命周期的關(guān)鍵。謝軍介紹,,在生產(chǎn)研制的過程中,,為了避免由于進(jìn)度帶來質(zhì)量問題,五院有著嚴(yán)格的質(zhì)量管理規(guī)定,。第一步,,產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)上一定是按照嚴(yán)格的充分論證,更改要經(jīng)過層層審批,、試驗(yàn)驗(yàn)證,。第二步,對(duì)所有要上天的產(chǎn)品與其他產(chǎn)品一樣都有相應(yīng)完整的力學(xué)和熱真空實(shí)驗(yàn),。第三步,,加嚴(yán)了產(chǎn)品驗(yàn)收,驗(yàn)收過程中做好產(chǎn)品的數(shù)據(jù)比對(duì),。
2018年北斗三號(hào)衛(wèi)星成功實(shí)現(xiàn)一年19星發(fā)射,,在太空中再次刷新了“中國(guó)速度”,其背后是北斗團(tuán)隊(duì)不斷精簡(jiǎn),、優(yōu)化的發(fā)射流程管理,。目前,北斗三號(hào)整星研制周期縮減25%,,發(fā)射場(chǎng)周期減少27%,,發(fā)射場(chǎng)人員減少39%,在原有整星研制流程的基礎(chǔ)上整合了總裝和測(cè)試項(xiàng)目,,減少了大部件拆裝次數(shù),,從而降低了人為問題的發(fā)生概率。
在歷經(jīng)北斗管理創(chuàng)新全過程的北斗三號(hào)衛(wèi)星副總指揮王東看來,,墨守成規(guī)就會(huì)止步不前,,放下姿態(tài)、創(chuàng)新思想,,才是創(chuàng)造“中國(guó)的北斗,、世界的北斗”的必由之路,。
催生更多“北斗+”融合應(yīng)用
曾經(jīng)以為離我們很遙遠(yuǎn)的北斗衛(wèi)星,其實(shí)一直都在默默為我們服務(wù),。目前絕大部分的國(guó)產(chǎn)手機(jī)已經(jīng)可以接收和使用北斗信號(hào),。
而在更廣闊的行業(yè)領(lǐng)域,“北斗+”融合應(yīng)用正在加速落地,。在北京,,數(shù)萬(wàn)輛出租車已安裝應(yīng)用北斗車載設(shè)備,用戶及交通主管部門能實(shí)時(shí)掌控車輛運(yùn)行情況及道路運(yùn)輸狀況,,有利于降低車輛空載率,,有效改善城市交通擁堵。在黑龍江,、河南,、安徽、四川等農(nóng)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)地區(qū),,基于北斗系統(tǒng)的各類無(wú)人駕駛農(nóng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)……
事實(shí)上,,北斗系統(tǒng)自提供服務(wù)以來,已在交通運(yùn)輸,、農(nóng)林漁業(yè),、水文監(jiān)測(cè)、氣象測(cè)報(bào),、通信時(shí)統(tǒng),、電力調(diào)度、救災(zāi)減災(zāi),、公共安全等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,,融入國(guó)家核心基礎(chǔ)設(shè)施,產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,。
據(jù)統(tǒng)計(jì),,2019年我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值達(dá)3450億元,預(yù)計(jì)2020年產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)值將超過4000億元,。北斗與互聯(lián)網(wǎng),、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的融合發(fā)展,,正在構(gòu)建以北斗時(shí)空信息為主要內(nèi)容的新興產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈,,并正在成為北斗產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的新引擎和助推器,推動(dòng)著生產(chǎn)生活方式變革和商業(yè)模式的不斷創(chuàng)新,。
隨著北斗三號(hào)全球組網(wǎng)建設(shè)的收官,,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的重點(diǎn)工作今后將從工程建設(shè)轉(zhuǎn)移到維護(hù)穩(wěn)定運(yùn)行、提高服務(wù)水平上來。
按照計(jì)劃,,2035年,,我國(guó)還將建設(shè)更加泛在、更加融合,、更加智能的綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系,。北斗將以更強(qiáng)的功能、更優(yōu)的性能,,服務(wù)全球、造福人類,。
謝軍表示,,中國(guó)北斗未來將持續(xù)推進(jìn)海內(nèi)外應(yīng)用推廣,不斷深化衛(wèi)星導(dǎo)航的高精度服務(wù)與云計(jì)算,、物聯(lián)網(wǎng),、大數(shù)據(jù)的繼續(xù)融合,加快衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域與高端制造業(yè),、軟件業(yè)的融合,,推動(dòng)生產(chǎn)方式和發(fā)展模式的變革,服務(wù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化發(fā)展,。
多地醫(yī)療器械企業(yè)普遍反映,,從產(chǎn)品研發(fā),、臨床試驗(yàn)、注冊(cè)審評(píng)到醫(yī)院采購(gòu)整個(gè)環(huán)節(jié)依然存在諸多堵點(diǎn),,制約企業(yè)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化,、與進(jìn)口產(chǎn)品搶占市場(chǎng)。
中科院西安光機(jī)所要與西安高新區(qū)一體化深度合作,,共同打造擁有百億元甚至千億元產(chǎn)值的硬科技轉(zhuǎn)化平臺(tái),,為陜西經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展增添新助力。