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北斗背后的故事

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你知道嗎？我國為什么要研發自己的導航系統？

國際上有四大衛星導航系統，分別是美國的GPS、歐洲的伽利略、俄羅斯的格洛納斯、中國的北斗。北斗衛星導航系統是中國自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統。中國北斗的發展起步雖晚，發展勢頭卻是最猛的。

北斗系統曾經差點被歐洲扼殺在搖籃之中。北斗一號的成功是在中國既缺錢又缺技術的情況下，成為了世界第三個擁有自主衛星導航系統的國家。

自己的導航系統！

1993年，中國“銀河號”貨船被美軍以攜帶化學武器為由私自關閉了GPS信號，無法判斷方向，在無邊無際的大海上漂浮了33天。1996年我國試射導彈時，美國再次關停GPS，使兩發導彈大大偏離目標地。

此前，美國向全球開放GPS時曾表示，他們有權隨時切斷GPS信號，這讓中科院院士孫家棟和陳芳允意識到導航系統的重要性。信息時代若沒有自己的導航，就意味著沒有自己的眼睛。如此下去，必將受制于人。隨后在二人的聯合建議下，北斗定位導航系統正式開始了研發。

然而雖有兩位元老帶頭，困難卻絲毫沒有減少，北斗團隊的初期研發過程十分艱難。技術上，當時西方國家在幾乎所有的高科技領域都對我們實施了嚴厲的技術封鎖。“瓦森納協議”更是讓傳感器、計算機等在內的九大高新技術，全部對中國禁運。條件上，研究院里幾人共用一間狹小的辦公室，在招募人才時，因為條件差，很少人愿意來。航天科技集團北斗三號衛星總體主任設計師潘宇倩曾提到：“聽老專家說電路圖都是在紙上畫，咱們現在都用軟件畫，當時都是一個一個器件、一個一個元件搭出來的，包括電纜怎么連接，都是設計師自己手動一根一根焊，一根一根連，一根一根裹出來的，包括系統測試的方法都是一點點摳出來的，真的是從無到有這么個過程，是很讓人敬佩和欽佩的。”

在當時GPS無人定位技術被美國人壟斷，孫家棟只好另辟蹊徑，采取了全新的有源定位技術，在結合陳芳允提出的雙星定位理論，只需要兩顆靜止衛星就能覆蓋中國及周邊地區，一舉突破了外國的技術封鎖。后來的北斗一號中的三顆衛星都采用了有源定位技術。

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我們需要頻段！

導航衛星發射上天的前提是要有合法的軌道位置和頻段資源，而這資源是有限的，也就成為了各國必爭的寶貴資源。2000年4月，我國向國際電聯組織提交了通訊頻段的申報書，暫時取得了頻段使用權。要想真正完全擁有這塊寶貴的“太空國土”，就必須在7年的有效期內發射衛星并成功收到信號。兩個月過后，歐洲的伽利略就提出了與北斗高度重合的頻率申請。根據先用先得的原則，這意味著北斗不但要在七年內完成發射，還要趕在伽利略之前！否則失去頻率，整個北斗系統將會面對更大的危機！

但當時的伽利略系統，無論是技術還是進度都遙遙領先北斗，看起來這是一場必輸的競爭。打擊接踵而至，伽利略率先發射了新的衛星。當北斗研發團隊都認為頻率之爭已經失敗時，竟意外地發現伽利略只是將衛星送上了軌道，并沒有開通頻率，原因依舊是缺錢。

這讓整個研發團隊重燃起了希望。但當團隊準備發起最后沖刺時，歐洲卻來了一招釜底抽薪，他們撕毀了此前出售原子鐘的協議。原子鐘是衛星中用來測量時間的時鐘，直接決定著衛星的精準度，因此也被稱作“衛星的心臟”。沒有原子鐘，衛星就是一個飄在太空中的廢鐵球。我國研究多年卻始終沒能攻克技術難關，而此時距離國際電聯規定的頻段失效期已不足兩年。如何能在這么短的時間內突破這項最核心的技術？讓北斗總設計師楊長風夜不能寐，如果失敗，北斗研發團隊十幾年的努力都將灰飛煙滅。

中國航天一直都是在限制與突破中成長起來的。于是楊長風親自掛帥，組建了中科院、航天科技、航天科工三支隊伍同步研發。為了趕進度，大家只能邊學邊研，終于在兩年后成功突破了原子鐘技術。楊長風說，大家有了一個共識，核心關鍵技術必須要突破，不能受制于人。當時北斗團隊中有一句話“六七十年代有原子彈，我們北斗人一定要有我們自己的原子鐘”。如今，我們原子鐘的精度已經達到了每300萬年才會出現一次誤差，而且技術標準也遠超歐洲。

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點火，發射！

2004年4月上旬，北斗二號在突破原子鐘技術后，終于被運到了西昌發射中心，數萬名北斗人靜靜等待著發射，成敗在此一舉！然而在距離發射還有三天的時候，技術人員發現衛星中的應答機出現了故障！這是連接天上和地下的關鍵部件，如果損壞，那么地面很有可能接收不到信號，也意味著將無法擁有通訊頻段使用權！

這個消息猶如一盆冷水，澆滅了數萬北斗人的喜悅。北斗又走到了懸崖邊上，一向冷靜的楊長風都表現出了焦慮。畢竟此時距離發射日期只剩三天，如果修不好，就會超出國際電聯組織所規定的七年時效，數萬北斗人多年的努力也將付諸東流。當時，西昌發射中心還沒有高速公路和機場，而應答機的研發單位遠在兩千多公里外的上海，三天時間遠遠不夠來回。于是在多方協調下，決定驅車前往成都一家科研單位進行維修。為了防止應答機震動受損，科研人員像抱著孩子一樣，將應答機緊緊抱在懷里。此后的72小時，楊長風幾乎沒有合眼，幸運的是應答機最終修好了。

2007年4月14日4時11分，隨著一聲“點火，發射！”，這顆肩負著保頻率使命的北斗衛星成功發射。4月18日晚上八點，擺在地面上的十幾臺接收器，收到了來自北斗的第一組信號！通訊頻段拿下來了！而此時距離頻段申請的截止日期已不足四個小時。楊長風和同事們抱成一團，喜極而泣。

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此后北斗系統一路高歌猛進。2009年，北斗二號的第二顆衛星成功發射，同時也啟動了對北斗三號關鍵技術的攻關，開始覆蓋全球的組網工程；2018年，北斗在一年時間驚人地連發18顆衛星，創造了前無古人的北斗速度；2020年6月23號，隨著最后一顆北斗三號衛星發射成功，北斗三號系統完成了全球組網，中國徹底擺脫了對GPS的限制。那一刻，91歲的北斗之父孫家棟正坐在輪椅上，親眼見證了北斗三號正式開通服務。

北斗成功的背后，是像孫家棟這樣多達八萬名科學家，300多個研制單位，長達20年的不懈努力，他們中的每一個人都值得我們深深地感謝與銘記。

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