北鬥三號衛星總設計師:16年43顆星,沒有一個「省心」的主兒

2021-03-06 環球人物

6月23日北鬥三號收官之戰的成功,來之不易。

 

倒不是因為它的技術難度。北鬥三號共計30顆衛星,包括24顆地球中圓軌道(MEO)衛星、3顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衛星、3顆地球靜止軌道(GEO)衛星。收官的這顆是GEO衛星,屬於功能最複雜的一種,但因為之前已經成功發射過兩顆,所以技術不是問題。

 ·北鬥衛星示意圖。

大家對收官之星滿滿的期待,才更是一種壓力。中國人講究圓圓滿滿,前幾次都成功了,絕不能在最後一棒上出意外。

 

而技術成熟遠不是成功的保障。航天界流行的一句話——一次成功不代表次次成功,別人的成功不代表你能成功。謝軍的解讀更為苛刻,他說:「成功是差一點的失敗,失敗是差一點的成功。有人常說,『差一點我就成功』,但差一點也不行。」

 

「差一點的成功」在上半年密集出現。3月16日,新一代運載火箭長徵七號甲首飛失利;4月9日,長徵三號乙發射印尼PALAPA-N1通信衛星失利。

 

別人的產品出了問題,謝軍就舉一反三地糾察自己的。他們有一套相當嚴格的核查機制——「四查兩想」,即四次複查,加上對過去的回想和對下一步的預想。一套流程下來,基本能斬斷所有可能出現紕漏的環節。

 ·謝軍與同事工作場景。

 

可即使再嚴格,需要緊急堵漏洞的時刻,謝軍這些年也沒少經歷。

 

2007年4月北鬥二號首顆衛星的發射,是謝軍的「北鬥史」上最驚心動魄的一次。當時的衛星擔負了兩項任務,一是由北鬥一號有源定位到北鬥二號無源導航的技術跨越,是一次全新嘗試;另外,在2000年我們已經向國際電聯申請了北鬥二號在太空的導航信號頻段和軌道,也就是提前佔好了一個「坑」,卻遲遲沒有衛星發射上去,「坑位」有效期就保留到2007年4月17日。

 

匆忙上馬的衛星果然出了問題。

 

衛星已經跟火箭對接,被送上了發射塔架,進入按天倒計時階段。箭在弦上之時,衛星上的應答機突然出現了問題,這意味著上天后的衛星可能面臨「失聯」的風險。所有的搶救工作都是在高空塔架上完成的,工作人員將衛星整個拆開、檢查、重裝,就像醫生踩在鋼絲繩上做手術。檢修工作日夜不停,最終這顆衛星在4月14日成功發射,兩天後發出信號時,距離最後的期限只剩不到半天時間。「風險太大,這樣的情況在整個中國航天史上也不常見。」提起那次經歷,謝軍還有些激動。

·被稱為「功勳塔架」的西昌衛星發射中心的發射塔架。

還有一次,謝軍在接收供應商產品時,發現一臺非常重要的星上設備出現了1納秒的不正常跳動。1納秒是什麼概念?1納秒是10的負9次方秒,假如一個時鐘每天變化1納秒,300萬年之後才會累積變化1秒。聽起來微不足道,但對於高精度的衛星導航系統來說,是致命的。「這一納秒的誤差,在回傳信號時,可能被放大一倍,導致原本10米的定位精度變成20米,使整個系統的服務大打折扣。」沒有商量的餘地,謝軍果斷打回重做。

 

「幹航天,質量是要命的事兒。」這樣的例子謝軍隨口能舉出四五個,正是這樣的「錘打」,讓航天人對「質量」執念很深,「非常不願意碰到有質量問題,但是每一次出問題,都感覺還是工作沒做到位。」

 

今年北鬥收官之星經歷的波折也不小。首先需要在符合疫情防控要求前提下調撥人員到西昌發射中心。其次,在6月16日因為搭載衛星的運載火箭出現問題導致延遲發射,也讓好事多磨了一次。

 

火箭在重新檢測的過程中,身在西昌發射中心待命的謝軍也沒有乾等,繼續重檢衛星。就像考生只要沒上考場,總感覺沒有準備充分。僅僅一個星期之後,經過檢修的火箭,搭載著北鬥三號的收官之星,順利升空,完成北鬥三號的全面組網工程。

·6月23日,火箭搭載著北鬥三號的收官之星,發射升空。

「安利」北鬥需要奇思妙想

大眾對北鬥的最初印象,可能源於2008年汶川地震。當時的新聞報導中,第一次提到北鬥導航系統如何幫助失去信號的震區開展搜尋工作。

 

但在謝軍看來,汶川那次只能算北鬥的一次非正式見面,真正讓北鬥「名正言順」走向前臺的日子,他終生難忘——2012年12月27日,也就是國務院新聞辦公室召開第一次北鬥衛星導航區域系統建成新聞發布會的日子。

 

這次對北鬥的「公開正名」,讓謝軍的自豪和振奮之情溢於言表。不過,這是榮耀也是壓力,「公開宣布相當於對公眾許下了承諾,我們下一步只能走的比這一步更好更穩。」

·2020年6月,北鬥三號收官之星發射之前,團隊合影。

 

北鬥之名,橫空出世,背後是一段恢宏磅礴的「中國星座」建造史。

 

全球衛星導航系統被譽為「人類在太空中的眼睛」,誰擁有了這雙「眼睛」,就能更準確地看清這個世界以及自己的位置。從1994年美國GPS導航系統開始提供服務起,俄羅斯的格洛納斯、歐洲的伽利略系統都在緊密部署。

 

1993年,中國商船「銀河號」在公海航行的過程中,GPS信號無故被中斷,導致擱淺了近3周。這讓中國人意識到,作為航天大國,必須要有自己安全獨立的時頻基準系統,一定要把衛星導航系統搞上去。

 

說搞就搞,第二年,北鬥一號系統就正式啟動建設。

 

從北鬥一號數年研製1顆星,到北鬥二號3年研製15顆星,再到北鬥三號1年發射18顆星,「一顆星」變「滿天星」,北鬥的「問天」之路堪稱神速。

 

北鬥閃耀,澤沐八方。

 

2020年7月31日上午,北鬥三號收官之星成功發射1個多月後,北鬥三號全球衛星導航系統建成暨開通儀式在人民大會堂舉行,中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平宣布:「北鬥三號全球衛星導航系統正式開通!」

 

面對階段性的勝利,謝軍絲毫不敢鬆氣。除了要對在軌衛星進行定期檢修,繼續備用星的研製和發射之外,謝軍現在的一個新身份是——推銷員。

·謝軍參加央視《開講啦》節目,推廣北鬥應用。

 

中國的北鬥,相對於國外的幾個衛星導航系統,有許多獨特之處。除了擁有一般衛星導航系統的導航定位和授時服務之外,北鬥還能具備短報文、通信位置報告、星基增強等功能。為了物盡其用,謝軍希望更多的企業用戶可以認識北鬥、體驗北鬥。

 

接受環球人物記者採訪時,只要一說起應用層面,謝軍就抓住一切機會「安利」北鬥。

 

「北鬥的應用需要想像力,比如小學生的定位手錶、寵物的軌跡巡查,還有現在70%國產智慧型手機都轉載有北鬥導航信號的接收和處理晶片。我剛知道共享單車的電子圍欄用上了北鬥,也是一個奇思妙想。」

 

2020年的北鬥格外活躍,疫情中火神山、雷神山醫院的修建,源於北鬥為複雜地形地貌實現高精度定位、精確標繪;5月,中國登山健兒再登珠穆朗瑪峰峰頂,同樣以北鬥數據為主;在工業網際網路、物聯網、車聯網等新興領域,北鬥沒有一樣缺席。

 

用謝軍的話說,衛星離你雖然很遠,但是實際上跟空氣一樣,無形中,人們就已經離不開它了。

·近日,全國首個邊坡監測領域的「5G+北鬥高精度定位」融合應用項目落地廣西。新華社發

從事航天事業37年,謝軍一直說,是自己趕上了中國航天事業高速發展的快車,所以這一路才走得都特別順。

 

1982年,畢業於中國國防科技大學電子技術系雷達專業的謝軍,入職位於西安的中國航天科技集團五院(簡稱五院)504研究所。在那裡,他從鑽研天線的天線設計師做起,逐漸走入數位訊號、通信衛星領域。

2003年9月,2個來自北京的電話改變了謝軍的人生。打第一個電話的是時任五院院長袁家軍。他對謝軍說:「院裡決定調你擔任北鬥二號的技術總師。」

 

時任504所所長的謝軍知道這份工作的重要性,還有些猶豫。幾天後,謝軍的老領導、五院常務副院長兼北鬥二號總指揮李祖洪的電話來了:「你別猶豫,現在北鬥二號的任務很緊迫,難度很大,趕緊來。」

 

當年12月,北鬥二號項目成立,謝軍正馬上任,開啟了與北鬥的16年之緣。

 

現在說起來,他形容自己仿佛是「掉到一個坑裡了」,北鬥二號完結,還有三號,三號以後可能還有更多任務等著他。漫天星海,無窮盡也。

·謝軍

航天事業既嚴謹又浪漫。探月的工程叫「嫦娥」,為人類導航定位的命名「北鬥」,探測火星的又援引屈原的詩句稱之為「天問」……每一個名字都是隔著漫漫的歲月而來,有著只手摘星辰的豪情。

 

而航天人的這份浪漫可能僅限於工作中。一頭扎進衛星的星海,謝軍就開啟了他的「996」模式。他基本不坐單位的班車,因為就沒有按時下班的時候。

 

他常跟單位的年輕人說,「埋頭苦幹的同時,別忘了抬頭仰望一下星空」,但也只會嘴皮說說,自己很少有機會抬頭。

 

有段時間,他跟妻子約定,每個周末選北京一個沒去過的公園溜一圈,結果沒堅持幾個回合,他就投降了,原因是「懶」。

 

航天工作的高強度和高集中性,讓謝軍珍惜點滴可以抽身的時間,「在我們這種工作氛圍裡,不由自主就會對生活犯懶,能歇一會的時候,還是窩在家裡舒服。」每天工作之餘,癱在沙發上看看「騙人」的老套電視劇,修剪一下花花草草,這就是他最放鬆的時刻。

 

謝軍多年來一直有個去瀘沽湖走一趟的心願,因為聽說那裡的水像天一樣澄澈,現在心願也沒實現,他就敷衍著一句「去不了瀘沽湖,去別的湖也行罷」。

 

就這樣,他推著北鬥大步向前,又被生活在背後推著走。在衛星的世界,他嚴苛慎行,在自己的世界,他「得過且過」。

 

謝軍說,這麼多年,感到最無力的時候,就是「時間緊任務重,但又一丁點都不能降低要求」,這是一個矛盾。在出現疑點問題時,我們是停下來打亂既定日程,還是帶著風險往前走,這也是一個矛盾。衛星升天,沒有萬事大吉,反而可能是另一個麻煩的開啟,亦為一個矛盾。

 

燦爛星空,北鬥閃耀。衛星的終點是浪漫瓊宇,謝軍的終點又是起點。

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