性能提升和服務擴展 北斗三號系統組網建成 邁向全球關鍵一步

11月19日凌晨，我國在西昌衛星發射中心以“一箭雙星”方式再次成功發射兩顆北斗三號導航衛星。此次任務的成功，標志著我國北斗三號基本系統星座部署圓滿完成，并計劃年底前開通運行，向“一帶一路”國家和地區提供基本導航服務，邁出中國北斗從區域走向全球的“關鍵一步”。

北斗系統，已成為中國實施改革開放40年來取得的重要成就之一。

一年內成功發射19顆北斗三號導航衛星

“北斗系統建設在工程全線的團結努力下，實現了‘中國速度’。”北斗衛星導航系統總設計師楊長風說。

自去年11月我國發射北斗三號首發雙星開始，北斗系統組網發射進入高密度期，僅1年時間，先后圓滿完成11次北斗導航衛星發射任務，成功將19顆北斗三號導航衛星和1顆北斗二號導航衛星送入預定軌道，組網發射最短間隔僅17天，創造了北斗組網發射歷史上高密度、高成功率的新紀錄。

2009年北斗三號工程正式啟動實施。回顧我國北斗工程建設，北斗一號實現了中國導航衛星從無到有，使我國成為繼美、俄之后第三個擁有導航衛星的國家;北斗二號突破了區域混合導航星座構建、高精度時空基準建立等關鍵技術，躋身國際衛星導航系統四大服務商;北斗三號，則將真正實現“中國的北斗，世界的北斗”的愿景。

北斗三號不僅覆蓋范圍提升至全球，在技術體制上也實現性能提升和服務擴展，定位精度提升至2.5至5米，較北斗二號提升1至2倍。

楊長風說，在性能提升方面，北斗三號衛星采用了更高性能的銣原子鐘和氫原子鐘，具備更強的“心臟”;通過采用星間鏈路等新技術，空間信號精度可優于0.5米;增加了性能更優的互操作信號B1C，同時，在全球系統中，將B2I信號升級為性能更優的B2a信號。

服務拓展方面，在進一步提高基本導航服務能力基礎上，按照國際民航標準提供星基增強服務，按照國際搜救衛星組織標準提供國際搜索救援服務;在全面兼容北斗二號短報文服務基礎上，服務容量提升10倍，短報文服務能力大幅提升，用戶終端小型化、集成化，使用更方便。

到今年底，北斗系統將面向“一帶一路”國家和地區開通服務，2020年服務范圍覆蓋全球，2035年前還將建設完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。

組網歷程體現“中國速度”，蘊藏“中國智慧”

北斗三號系統組網的歷程，體現著“中國速度”，蘊藏著“中國智慧”。

促進衛星導航全球化應用、推動衛星導航為人類福祉發揮更大作用的承諾背后，是北斗三號快速組網的空前挑戰。

中國航天科技集團五院北斗導航衛星研制全面進入高密集發射模式，呈現出高度并行的任務特點。“連續作戰，隨時切換，這就是我們北斗人的工作模式。”中國航天科技集團五院北斗三號衛星總指揮遲軍說。

“我們非常注重以科學管理加強衛星地面試驗驗證。”遲軍說。例如，通過優化管理流程，大幅提高工作效率，北斗三號在前方發射場的衛星試驗人員數量減少了近一半，全流程時間反而縮短了近1/3。

作為全球唯一由3種軌道衛星構成的導航系統，北斗導航衛星對執行其發射任務的火箭要求非常高。適應能力強、服務軌道面多的特點使得長三甲系列運載火箭脫穎而出。2018年，長征三號甲系列火箭已成功完成了12次發射，其中10次就是執行北斗發射任務，并確保了100%的發射成功率。

“對長三甲系列運載火箭來說，北斗三號工程既是急難重的挑戰，又是提高應對任務能力的機遇。”中國航天科技集團一院長征三號甲系列運載火箭總指揮岑拯說，近幾年，火箭共進行了403項技術改進，平均每枚火箭進行技術改進28項，其中最高1枚達43項，從而以高密度、高可靠性、高成功率的發射保障北斗工程建設的推進。

西昌衛星發射中心是北斗衛星發射的“主戰場”。西昌衛星發射中心副主任吳煒琦介紹，西昌發射場適合發射中高軌道衛星的特點，讓北斗衛星選擇了在此發射。發射北斗的長征三號甲系列火箭是低溫三級液體火箭，目前也只有西昌發射場具有該型火箭的測試加注發射能力。同時，西昌發射場兩個發射工位同時、交替、連續發射，能夠按時完成一年內如此頻繁的發射任務。

西昌衛星發射中心還通過大力推進設備設施可靠性增長、測發流程改進、組織模式優化等，克服低溫推進劑射前持續補加、工序緊張、流程脆弱等難題，形成了穩定“零窗口”發射能力。

發射任務的成功，離不開一線人員的辛勤付出。西昌衛星發射中心地處大涼山山溝，在發射場液氫加注崗位工作29年的操作手陳復忠每天要巡線加注管路兩次、進行10余項設備檢查、抄錄20多組數據，然后進行數據比對。在牛頭山測控點上，遙測分系統指揮員王興茂帶領崗位人員，創造了兩個點位4個月13發火箭發射跟蹤測量任務的紀錄。

北斗系統走出獨特技術路徑

“作為世界四大衛星導航系統之一，中國的北斗系統走出了自己獨特的技術路徑，為國際衛星導航理論和體系建設貢獻了中國智慧。”北斗三號工程副總設計師、中國航天科技集團五院北斗三號衛星首席總設計師謝軍說。

可以“自我診斷”，長壽命、高可靠度，新增國際搜救功能……在衛星正樣設計之初，北斗三號就把服務精度設計目標設定在尚未發射的第三代GPS導航衛星及伽利略導航系統設計指標之上。為此，中國航天科技集團五院率先提出國際上首個高中軌道星間鏈路混合型新體制，形成了具有自主知識產權的星間鏈路網絡協議、自主定軌、時間同步等系統方案，解決了全球布站、衛星境外監測的難題;研發國內首個適于直接入軌一箭多星發射的“全桁架式衛星平臺”，在載荷平臺重量比、平臺功率質量比等方面達到國際先進水平;構建了新型空間時頻基準和導航信號完好性監測方案，采用了更為可靠的載荷重構技術;衛星設計壽命由8年提升至10—12年，在軌運行工作可靠性有了大幅提升。

北斗三號在技術上做到了自主可控。“在北斗三號前期論證中，我們就明確提出元器件和器部件國產化自主可控的目標，科學制定實施方案，全力以赴抓落實。”謝軍說。目前，北斗三號衛星上所有使用的部件，全部實現了國產化。

隨著北斗三號的全球組網建設加速，北斗應用與產業化進程進一步深入。交通運輸行業是北斗系統最大的民用行業用戶之一。據統計，全國已有超過617萬輛道路營運車輛、3.5萬輛郵政和快遞運輸車輛、36個中心城市約8萬輛公交車、370艘交通運輸公務船舶安裝使用或兼容北斗系統，國產民航運輸飛機也首次搭載了北斗系統。隨著越來越多的北斗系統建設和應用發展成果涌現，中國北斗將會更好地服務全球、造福人類。
(記者余建斌 申少鐵 楊 欣)