科技推動(dòng)力，搶占科技制高點(diǎn)。仰望蒼穹，從北斗七星定向到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航，我們見證了古代人類智慧與現(xiàn)代科技力量的完美融合。根據(jù)去年底發(fā)布的《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2035年前發(fā)展規(guī)劃》，2025年我國將完成下一代北斗系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，2035年完成下一代北斗系統(tǒng)建設(shè)。新的一年，科研團(tuán)隊(duì)究竟在進(jìn)行哪些核心技術(shù)攻關(guān)，下一代北斗系統(tǒng)又將擁有哪些新的硬核本領(lǐng)呢？
在中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，記者看到，科研人員正在對去年剛剛發(fā)射組網(wǎng)的北斗三號的兩顆收官星進(jìn)行在軌監(jiān)測。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)總體主任設(shè)計(jì)師 李紹前：現(xiàn)在這兩顆星，我們是剛剛完成了衛(wèi)星的在軌測試，現(xiàn)在星上所有設(shè)備的狀態(tài)還有指標(biāo)都是很好的。
北斗三號衛(wèi)星星座由中圓地球軌道衛(wèi)星、地球靜止軌道衛(wèi)星和傾斜地球同步軌道衛(wèi)星三種組成。最新發(fā)射的兩顆北斗三號收官星屬于中圓地球軌道衛(wèi)星，入網(wǎng)工作后，將進(jìn)一步提升北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可靠性及定位導(dǎo)航授時(shí)、全球短報(bào)文通信等服務(wù)性能，在支撐北斗系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和北斗規(guī)模應(yīng)用的同時(shí)，將為下一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星技術(shù)升級進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)副總指揮 科研管理部部長 沈苑：下一代星間的互聯(lián)互通是我們北斗系統(tǒng)要持續(xù)去增強(qiáng)的一個(gè)能力。另外星上的時(shí)頻，也是我們最核心的一個(gè)制高點(diǎn)技術(shù)，所以我們要在這兩方面來進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證的工作。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設(shè)計(jì)師 林寶軍：現(xiàn)在正在測我們更高精度的原子鐘，目前看效果還不錯(cuò)，新型的原子鐘在天上已經(jīng)鎖定了，我們已經(jīng)當(dāng)主鐘在用了。整個(gè)新型的星間鏈路現(xiàn)在也已經(jīng)建鏈了，正在按部就緒地做，做好了之后可以為北斗四號作基礎(chǔ)。
突破關(guān)鍵核心技術(shù) 讓北斗閃耀蒼穹
北斗系統(tǒng)是我國迄今為止建設(shè)的規(guī)模最大、覆蓋范圍最廣、服務(wù)性能要求最高、與百姓生活關(guān)聯(lián)最緊密的巨型復(fù)雜航天系統(tǒng)，也是全國400多家單位、30多萬名科研人員集智攻關(guān)的重大成果。數(shù)十年來，時(shí)間頻率系統(tǒng)、星間鏈路技術(shù)、航天處理器等一項(xiàng)項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，一個(gè)個(gè)科技制高點(diǎn)的搶占，讓北斗系統(tǒng)閃耀蒼穹，并真正走進(jìn)我們的生產(chǎn)生活。
時(shí)間頻率系統(tǒng)被稱為北斗系統(tǒng)的“心臟”，為地面運(yùn)控系統(tǒng)提供基準(zhǔn)時(shí)頻信號。從北斗一號開始，中國科學(xué)院上海天文臺(tái)研制的時(shí)間頻率系統(tǒng)一直為北斗系統(tǒng)提供連續(xù)、穩(wěn)定的時(shí)間頻率信號，形成了北斗時(shí)。在實(shí)驗(yàn)室里，記者看到，科研人員正在調(diào)試新型的氫原子鐘，這也是時(shí)間頻率系統(tǒng)的核心設(shè)備，其性能指標(biāo)直接決定著導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度。
中國科學(xué)院上海天文臺(tái)正高級工程師 謝永輝：我們最早研制的是23公斤級的星載氫原子鐘，早期配置在北斗系統(tǒng)上面，已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行了接近10年。后期我們也在研制更小型化的13公斤級的星載氫原子鐘，就是這臺(tái)，它的性能指標(biāo)基本保持一致，然后重量大幅壓縮，然后配備在中軌衛(wèi)星上面就擴(kuò)展它的應(yīng)用范疇。在未來下一代北斗導(dǎo)航上面，我們將會(huì)大規(guī)模使用。
從最開始買其他國家的原子鐘，到自主研制銣原子鐘，再到更高精度的氫原子鐘，北斗系統(tǒng)的“心臟”越來越強(qiáng)勁。林寶軍總師介紹，雖然科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在研究比氫原子鐘精度更高的新型原子鐘，但是第一臺(tái)氫原子鐘上天的過程卻還歷歷在目。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設(shè)計(jì)師 林寶軍：大家說沒上過天，幾個(gè)億的項(xiàng)目，它是最主要的東西，萬一壞了，幾個(gè)億的東西不就廢了嗎？為此我們發(fā)明了鐘的無縫切換技術(shù)，氫鐘和銣鐘同時(shí)工作，即使氫鐘壞了，我可以無縫切換到銣鐘，這個(gè)無縫切換可以做到20皮秒，就是說如果氫鐘好使，時(shí)頻系統(tǒng)就可以做到比銣鐘高1~2個(gè)量級的精度，即使它不好使可以切到銣鐘，也可以和現(xiàn)有的導(dǎo)航系統(tǒng)達(dá)到同樣的精度。
航天領(lǐng)域有條不成文規(guī)定，衛(wèi)星采用新技術(shù)的比例一般不超過30%。然而，這個(gè)大膽創(chuàng)新的團(tuán)隊(duì)，卻讓北斗三號首發(fā)星的新技術(shù)超過了70%。此外，北斗三號研制團(tuán)隊(duì)還在國際上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星自主診斷、隔離和修復(fù)，新的用戶需求也可在北斗三號衛(wèi)星上直接賦能；研制團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的星間鏈路技術(shù)，使衛(wèi)星測控覆蓋率從30%提高到100%，即使在地面站不足的情況下，也能保證全球?qū)Ш骄龋粐a(chǎn)龍芯抗輻照芯片的使用，則填補(bǔ)了國產(chǎn)航天處理器空白，使核心器部件真正實(shí)現(xiàn)自主可控，讓北斗有了中國芯。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設(shè)計(jì)師 林寶軍：正是有了這些創(chuàng)新，我們有了自己的系統(tǒng)，我們再不受制于人。北斗系統(tǒng)已經(jīng)用到了200多個(gè)國家，現(xiàn)在產(chǎn)值也已經(jīng)到了5000多個(gè)億，所以說正是在航天高科技上，我們努力去攻關(guān)，搶占制高點(diǎn)，才有我們今天的北斗。
我國將建設(shè)北斗綜合定位導(dǎo)航授時(shí)體系
根據(jù)《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2035年前發(fā)展規(guī)劃》，未來在確保北斗三號系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行基礎(chǔ)上，我國將建設(shè)技術(shù)更先進(jìn)、功能更強(qiáng)大、服務(wù)更優(yōu)質(zhì)的下一代北斗系統(tǒng)。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設(shè)計(jì)師 林寶軍：北三首發(fā)，夢為馬，揚(yáng)帆啟明；越雄關(guān)，斂態(tài)定制，再踏新程。
這是北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設(shè)計(jì)師林寶軍寫的一首詞《滿江紅·北斗三號收官星》，記錄了北斗三號建設(shè)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也梳理了北斗30年的發(fā)展脈絡(luò)。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設(shè)計(jì)師 林寶軍：望未來，泛在又融合，更智能。我們未來的導(dǎo)航系統(tǒng)要做成什么？要做成更加泛在、更加融合、更加智能的PNT(綜合定位導(dǎo)航授時(shí))體系。
《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2035年前發(fā)展規(guī)劃》指出，下一代北斗系統(tǒng)將以“精準(zhǔn)可信、隨遇接入、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化”為代際特征，提供覆蓋地表開闊空間及近地空間的米級至分米級實(shí)時(shí)高精度、高完好的定位導(dǎo)航授時(shí)服務(wù)。根據(jù)規(guī)劃，我國將在2025年完成下一代北斗系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)；2027年左右發(fā)射3顆先導(dǎo)試驗(yàn)衛(wèi)星，開展下一代新技術(shù)體制試驗(yàn)；2029年左右開始發(fā)射下一代北斗系統(tǒng)組網(wǎng)衛(wèi)星，2035年完成下一代北斗系統(tǒng)建設(shè)。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設(shè)計(jì)師 林寶軍：我們下一代北斗的目標(biāo)，其實(shí)簡單地說我們就要實(shí)現(xiàn)深空、室內(nèi)和水下的導(dǎo)航問題。通過這種創(chuàng)新工作，通過搶占制高點(diǎn)的工作，使我們的人民生活越來越好，這就是我們的愿望。
(總臺(tái)央視記者 帥俊全 任梅梅 韓文旸)