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北斗三号卫星总指挥:把北斗四号建成世界上最好的导航

迟军 数万参与者都是“北斗人”  迟军  中国航天科技集团有限公司五院北斗三号卫星总指挥。2004年,37岁时就被任命为通信卫星型号的总指挥,之后接着担任鑫诺三号通信卫星等项目总指挥。2009年起,被任命为北斗三号这一重大型号的总指挥。至今,一共管理过27颗卫星的研制

  迟军 数万参与者都是“北斗人”

  迟军

  中国航天科技集团有限公司五院北斗三号卫星总指挥。2004年,37岁时就被任命为通信卫星型号的总指挥,之后接着担任鑫诺三号通信卫星等项目总指挥。2009年起,被任命为北斗三号这一重大型号的总指挥。至今,一共管理过27颗卫星的研制。

  想象中的兴奋感始终没有到来。

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  任务已经成功两个多月了,迟军面对来访的记者,回忆这段时间的心态,也觉得有些奇怪。

  今年6月23日,北斗三号最后一颗组网卫星发射成功。历经两年半左右,中国以最快速度密集发射30颗北斗三号卫星,建成世界先进的卫星导航系统,比原计划还节省了半年。

  迟军作为北斗三号卫星总指挥,已经掌舵这个团队11年,现在终于可以松一口气。

  自打2009年上任总指挥,他几乎没停止过运转。度过了紧张的技术攻关,就进入更紧张的组网发射,如今又马不停蹄开始下一代北斗四号的论证,任务总是一环接一环,没有喘息。

  北斗三号系统是一个庞大的卫星星座,每一颗卫星都由十几万个元器件组成,它们一刻不停地运转。打造这个系统的人,仿佛也在地面上构成一个庞大的机器,在研制、发射和应用的各个阶段,每个人都在不停地运转。

  迟军是这台机器上的一个元器件。

  疫情中的收官发射

  似乎没有什么能让迟军停下来,新冠也不行。

  今年春节刚过,新冠肺炎疫情正处于上升期,迟军与一批同事成为“逆行者”,赶赴四川西昌卫星发射中心。

  北斗三号系统最后一颗组网卫星定在上半年发射,迟军作为发射试验队队长,提出了一个目标:发射任务和抗击疫情“双胜利”。

  出乎意料的是,3月、4月,中国航天遭遇两次发射失利,其中一次就在西昌,就是即将发射北斗三号的长三甲系列火箭。随即,北斗三号试验队也开展起了质量大整顿,全面复查火箭和卫星的质量。

  这是迟军在整个组网过程中压力最大的时候,北斗三号收官任务与长三甲系列火箭失利后首次复飞重叠,航天系统内的目光都盯着他们。一开始,聚焦的目光让迟军压力很大,但是到后来,“越查越有信心”,细致到每一个焊接点是不是可靠,风险被一再排查。

  常年在这样的压力状态中,迟军已经没有大悲大喜,他有意识地让自己保持清醒和冷静。因为过度紧张会影响正常思维,曾经就有人出现过因为紧张而操作失误的情况。作为总指挥,他也是稳定军心的主心骨,不能用情绪影响别人。

  到了6月,直到官宣卫星发射时间之后,又经历了一次推迟。卫星等啊等,终于在6月23日发射升空。

  北斗三号两年半组网之旅极为平顺,这是最波折的一次发射,在最后关头增添了一些故事。

  信号一秒都不能中断

  有些事情我们已经习以为常。比如任何时候打开电视机,都能看到节目,哪怕是无聊的广告;或者开车的时候可以一直依靠导航,从起点准确送到终点。

  我们几乎不会想象,如果有一天电视突然没了信号,整个黑屏,或者定位我们位置的箭头从地图上消失,会是什么场景。

  电视和导航的信号,依靠的都是天上的卫星。在制造和维护这些卫星的人看来,卫星遇到故障,可能是分分钟的事。

  十几万个元器件中的某一个关键部分停止了运行,太空垃圾突然击中卫星,太空环境中的某些高辐射微粒侵入星体,都可能让卫星停止服务。同一时间,地面上整个国家甚至半球的某项服务陷入停摆。

  迟军的压力就来自于这里——他太了解系统的运行。

  他1990年从北京航空航天大学毕业后,进入航天五院工作。经历过技术和管理岗位的双重历练,2004年,37岁时就被任命为通信卫星型号的总指挥,之后接着担任鑫诺三号通信卫星等三颗卫星的总指挥。

  2009年,北斗三号卫星立项,他被任命为这一重大型号的总指挥,至今已经11年。他一共亲自管理了27颗卫星的研制。

  研制鑫诺三号卫星的时候,迟军切身体会到卫星研制压力之大。鑫诺三号用于广播电视信号传输,他看电视的时候想,要是这颗卫星在天上出了问题,千家万户的电视可就黑屏了,心里压力陡增。

  “那时候我深深体会到,不管什么类型的卫星,包括商业卫星和民用卫星,要求并不比科学探测的航天器低,因为它服务的是所有公众,问题会暴露在所有人眼中。”到了北斗三号研制时,这种体会更深。

  卫星导航系统的用途不仅是字面意思上的导航指路,它的用处几乎无处不在。因为导航系统提供了时间基准和高精度位置,时间和位置几乎是所有经济社会活动的基础。

  比如,在东北农田里,现在播种机和收割机上安装了北斗终端,提前规划好路径,就自动开起来工作,农业生产效率大大提高。金融行业里,交易时间需要无比精确,如果与外国银行差了零点零零几秒,都会造成巨大损失。以前只能依靠国外卫星系统提供这种精确授时,现在北斗三号实现了。

  每个行业如何应用,需要行业内的部门、企业发挥想象力,研发相应的终端和软件。迟军举例说,已经有企业研发老年人定位终端,家人能在App上实时看到老年人的位置,防止健忘的老人走失。

  而这一切的基础,是北斗三号卫星系统持续稳定地提供免费信号,一秒都不能中断。

  参与者遍布全国,至少数万人

  北斗三号研制团队以中国航天科技集团有限公司五院为核心,辐射全国各类配套单位。

  从2009年立项开始,迟军就调研遍了全国最领先的各类元器件企业,时常有让他吃惊的时候:原来国内企业已经如此优秀。“我觉得特别自豪,10年、20年前要想干这事儿可能都不太现实,但这几年国家基础工业突飞猛进,有了大的环境和基础,北斗才有可能干成,要不然就是天方夜谭。”

  特别是在一些长期未突破的领域,最近一些年相继取得进展。

  比如一种用于北斗卫星的大功率微波开关,一直是一个难题。北斗三号立项后,航天科技集团九院一家研究所主动找上门,说他们已经攻关了很多年,迟军和同事看了产品,发现基础能力非常出色。经过继续研发和试验,最终成功替代了国外产品。

  北斗三号团队对产品的考核比国外还要严格。这种微波开关在卫星的一生中也许只能用到几次,但每个产品都历经百万次地面试验,次次过关。

  还有一些民营企业,在一些技术上也达到了全球领先水平。这些成果,让迟军觉得,北斗三号核心器件实现全面国产化这事儿能行。

  起初,研发资金还没到位,一些企业——包括民营企业就自掏腰包,按照北斗三号的要求研发元器件。“如果用这些人和时间去做别的项目,他们会赚得更多,但他们觉得国家任务是最重要的。”这些企业和研发人员让迟军感动。

  不同于甲方和乙方的关系,北斗三号核心团队将这些供货商都看成队伍的一部分。供货商出现难题时,他们一起想办法。有段时间,航天科技集团九院大功率微波开关研发遇到问题,因为单位离得近,北斗三号卫星首席总设计师谢军吃过晚饭就直接去到对方单位,一起查找原因。

  后来,在原定交货时限的最后一天,经过夜以继日的攻关,研究所的所长亲自抱着微波开关产品赶来交付,没有耽误一天研发进度。

  在南京,一家配套研发行波管的企业,在一次大功率试验中,几台产品全部烧毁。为了查找原因,团队里有女孩儿推迟了婚期,有准爸爸没法见证孩子出生。

  “这些都让我特别感动,也建立了非常信任的关系。”迟军说,说起北斗三号团队,他想的不只是五院的研发团队,而是所有参与的人。这些参与者遍布全国,至少数万人。

  所有“捷径”都堵死了

  北斗三号的组网必须越快越好。战线拉得太长,卫星相当于白白浪费了寿命。比方说,如果5年建成,到组网成功正式开通时,首批卫星只剩一半寿命。

  因此,北斗三号开启了我国航天史无前例的密集组网。

  这一过程,也大大推动了我国卫星设计制造能力的提升。迟军说,北斗三号借鉴了其他工业行业的流水线方式,形成组批生产模式。

  最多时,厂房里同时有12颗卫星在总装测试。同时,由于应用了自动化测试系统,人力被解放,12颗卫星只需不到10名工作人员与机器配合,就能在厂房里流畅运行。

  更多现代化的手段进入北斗三号研制中,一定程度上重塑了卫星生产模式。流水线、自动化、远程协作、柔性制造……原来很多被认为不适合卫星这种精密产品的手段,被定制化地引入卫星制造中。

  “如果未来再有这种大批量的任务,一定会用这种模式,北斗三号探索出来了这条路。”迟军说。

  从2009年北斗三号立项起,一个目标就确立了:所有的部件和元器件全部国产,不能受制于人。迟军说,很多年中,中国航天发展一直摆脱不了进口。北斗选择了自力更生的道路。

  从一开始,所有“捷径”就被堵死了。

  比如困扰中国航天界很多年的行波管。这是卫星上用来放大信号的关键部件,北斗三号之前一直从国外采购。北斗三号项目中专门就行波管开展攻关,在2015年北斗三号试验星发射前,具备了上天飞行的条件。此时,正好遇到国外供货商针对北斗三号限制出口,迟军当时态度坚决,说:那就退货吧。

  如今,北斗三号实现星上设备级产品百分之百国产。迟军说,并不是为了追求这个数字,有些国外非核心的配套产品便宜好用,合作基础也很好,北斗也会采用。“还是要融入国际市场,北斗是一个开放的系统。”

  北斗三号这个史无前例的系统建设,给未来留下来的宝贵财产,迟军认为,是一大批国产化技术和航天级水平的供货商。

  很多北斗三号配套单位是首次参与航天任务。天上用的产品一出厂就必须万无一失。传统航天企业探索出一套航天质量管理经验,航天人的任务,就是将这套方法延伸到供货商中去。

  现在,有些北斗三号的配套企业,产品已经开始出口。迟军认为,这就是北斗三号项目的一大贡献:推着全国“宇航基础工业”向前进了一步。

  这是最让他自豪的一点。

  终点也是起点

  最近三年,迟军差不多一半的时间都待在西昌。

  这里成了他最熟悉不过的地方。西昌卫星发射中心在大凉山的山坳里,虽然已经使用了快40年,发射了100多枚火箭,但仍维持最朴素的面貌。除了发射场的发射工位、测试厂房、住宿区之外,几乎没有其他设施,离最近的市区有超过半小时车程。

  如果工作之余还有一点空闲时间,他就拿来锻炼身体。山里空气好,他也需要通过锻炼应对高强度的工作。

  航天科技集团五院的北斗三号科研团队,因为面临的困难多、战线长,人称“北斗铁军”。

  铁军也有柔情的时刻。2014年前后,北斗三号工程处于试验卫星发射攻关阶段,正是核心技术攻关最艰难的时期。有些试验持续时间长,离不开人。迟军有两年的除夕夜,都是在单位过的。有的同事没有被安排到任务,也带着孩子来单位,吃简单的集体年夜饭,跟同事站在一起。

  因为北斗三号,迟军缺席了家里很多重要时刻,比如儿子的高考。

  2017年上半年,迟军去往发射中心准备北斗三号的首次发射。儿子从小习惯了父亲的工作节奏,很懂事地告诉他:“以国家任务为重,没问题,放心!”

  北斗三号发射成功后,迟军参与央视一档节目录制,主持人最后让他说几句话,他选择向航天家属表示感谢。

  北斗三号任务完成后,回到北京,迟军与试验队的同事们又在单位见面了。下一代北斗四号导航卫星的论证又开始了。

  全球四大卫星导航系统,都在一刻不停地迭代发展。北斗三号虽然刚建成,必须抓紧去研究更新的技术。当前,一些下一代关键技术攻关方向已经确定,如果不从现在起步,过几年北斗三号将落后于全球最新的系统。

  地面上这台机器仍在运转,迟军还是不能停下来。

  匠人心语

  1 你觉得在自己的成就中,最值得珍惜的是什么?

  迟军:应该就是北斗系统建设这件事情了。我个人没那么多想法,如果这辈子能把这个系统建得特别好,就可以了,干这一件事就足够了。

  2 你希望未来还取得怎样的成就?对于未来有怎样的期待?

  迟军:北斗三号系统建成,对我来说是一个起点。我们的目标已经放在北斗四号上,要把北斗四号建成世界上最好的导航系统。现在北斗三号还不敢说是最好的,虽然有些性能指标是全球最佳,但其他导航系统也即将更新到下一代。所以在这个过程中,我们还得加倍努力。

  匠心 暖心

  收官发射之前,迟军也想象过,圆满成功之后得有多高兴啊。但发射之后要变轨,变轨之后要测试,全部完成后,那股劲儿已经过去了。“一个阶段担心一个阶段的问题”。在日常的高压状态中,他就像一台永动机,完全放松的状态,也许从来没有过。

  新京报记者 倪伟

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