“通常败下来的原因不是被别人打败,而是自己打败了自己。只要走,自然有路。”
“当这帮年轻人都老了的时候,北斗能与GPS相当,这辈子就不白活。”
上个月,北斗卫星导航系统传出要在轨升级的消息。目前,北斗卫星在轨运行数量达50颗,已深度融入国家经济社会发展大局,是支撑行业发展、服务百姓生活的科技先锋。
在近日举行的中国科学院上海分院第十四期“报国讲坛”上,中国科学院微小卫星创新研究院学术委员会主任、北斗三号卫星系统总设计师林宝军(见右图)用一句句朴素但铿锵的话,将近百名年轻科研工作者的思绪拉入了一场跨越三十年的逐梦之旅。这位被称作“北斗狂人”的科学家,深情讲述中国北斗从追赶到领跑背后的故事以及浓浓的家国情怀。
新技术不等于不可靠
卫星导航系统是大国重器。
你知道吗,在2020年,我国95%的App默认调用位置权限;2023年,中国卫星导航与位置服务产业总体产值达5362亿元。
如今,北斗系统像我们呼吸的空气一样,感觉不到、但是却离不开它的存在——清晨闹钟的准时响起,是北斗与5G配合的精准授时;楼下距离最近的共享单车、通勤大巴选定的最优路线,是依靠北斗进行的精准定位与导航服务;“东风快递”要想“使命必达”,也依赖北斗系统的引导……“北斗三号系统全球定位精度优于10米,测速精度优于0.2米/秒,授时误差小于20纳秒。”林宝军自豪地说,“北斗还在亚太地区配备独有的3.6万公里高度地球同步卫星。这些卫星站得高、看得远,导航的可用性、连续性相比其他国家的导航系统会更好。”
林宝军有个外号叫“北斗狂人”。“狂人”指他敢用新技术,甚至使用世界上从未使用过的技术。
在航天系统业内有个不成文的规矩:一个航天器上采用的新技术不超过30%。但北斗三号研发时用了超过160项关键技术,创新程度超过70%,很多世界上没有用过的新技术,林宝军都实践在了北斗三号的设计中。“新技术不等于不可靠。”林宝军说,“如果配合成熟的工艺、把试验做透,就能迈过‘学也学不来、买也买不来、绕也绕不过去’的坎儿。”
北斗设计初期,团队的目标仅仅是“别垫底”——“当这帮年轻人都老了的时候,北斗能与GPS相当,这辈子就不白活。”谁也没想到,平均年龄31岁、总共81人的团队,用了3年零3个月,干了GPS从二代到三代20年才干成的事。
卫星“王者”或将易位
创新从来不一帆风顺,但林宝军团队选择迎难而上。
导航定位的本质是测时,他们在铷原子钟基础上,自主研发出精度更高的氢原子钟,并发明了“无缝切换技术”——两个钟同时工作,一旦氢原子钟出问题,可在20皮秒内切换至铷钟,用户毫无感知。
又比如,传统导航系统需在全球部署大量地面站实现连续测控,而团队另辟蹊径在全球首创的星间链路技术,如同给北斗三号卫星搭建了一个“聊天微信群”,让卫星之间信息互通,将卫星测控覆盖率提升至100%。
还有一次,一颗发射到地月空间的试验星,在星箭分离时意外发生高速旋转,太阳能翻板被撞断。“所有人都认为没救了。”林宝军说,当时有人劝他“放弃也没责任”。他没有听,用了一个通宵,写下十几条处置指令,凭借龙芯加“程序重构”架构——可以随时在轨修改程序——一条一条发上去。卫星的翻板奇迹般转向太阳,保住电能;姿态逐步恢复。最后,这颗被认为“必死无疑”的卫星不仅成功进入预定轨道,还超额完成了所有任务。哈佛—史密森天体物理中心的一名教授这样评价:“在正常条件下到达月球的成功率不到30%。你们在翻板断裂、高速旋转、错失窗口的情况下还能救回来——做梦都想不到。”
屏幕上出现了两张合影,主人公一样,是林宝军和美国GPS之父布拉德福德·帕金森。第一张摄于2011年,林宝军当时心里的想法是:“这辈子可能没希望超过你了,但希望年轻人能做到”;第二张是2025年秋天拍的,此时北斗的各项性能已与GPS不分伯仲。美国太空新闻官网直言:中美“卫星导航领域”,美国曾是“王者”,如今正输给中国。
不是仿而是“中国创造”
“我们正处在世界巨变的时代。不管你愿不愿意,你已经站到了舞台中央。”林宝军说,最大的危险不是被对手超越,而是自己失去创新的自信和勇气。他直言,国内科研领域长期养成了“仿—试—改—再试”的思维,尽管论文很多,但原创成果偏少,难谈引领国际发展;提出的原创思想面对质疑时,缺乏坚持自己观点的勇气,“但凡是创新,必然存在‘不确定性’,想创新就必须承担风险。”他呼吁:“现在是时候提‘中国创造’了。制造是学习,创造才是创新。而创新,靠的是自信。”
两个半小时的报国讲坛,没有讲稿,没有PPT翻页的刻板节奏。林宝军时而言辞犀利,时而眼眶泛红。他回忆自己如何从农村孩子考上大学,如何从研发汽车发动机到研发飞船、北斗卫星导航系统的跨界,还讲了团队里81个人1500多个日夜“行军床扔在实验室、饿了随便吃点”的青春燃烧……
今年63岁的林宝军正牵头研制下一代北斗系统,推动导航、通信和遥感技术一体化发展,同时担任地月空间远距离逆行轨道工程总设计师。他说,中国人的坐标,从未像今天这样清晰、自信、不可撼动。本报记者 郜阳