「還叫北鬥團隊嗎?我們應該叫『北鬥戰神隊』!」9月18日,中國科學院微小衛星創新研究院(以下簡稱衛星創新院)院長、北鬥三號衛星系統總指揮龔建村在該院舉辦的「弘揚新時代北鬥精神,助推創新院跨越發展」專題報告會上說道。
今年7月31日,北鬥三號全球衛星導航系統正式開通,標誌著我國建成的獨立自主、開放兼容的全球衛星導航系統可以為全球用戶提供服務。
歷時11年,這支「北鬥戰神隊」攻克50餘項關鍵核心技術,推進500餘種器部件國產化研製,實現核心器部件國產化率100%,先後完成12顆北鬥導航衛星的研製和發射。包括他們在內的、參與北鬥系統研製建設的全體人員在具體實踐中,培育了新時代北鬥精神,即自主創新、開放融合、萬眾一心、追求卓越。
「新時代北鬥精神與『兩彈一星』精神和載人航天精神是一脈相承的,具有鮮明的時代特色。」龔建村說。
從「保三爭二」改為比肩超越GPS
在7月31日舉行的北鬥三號全球衛星導航系統建成暨開通儀式上,衛星創新院副院長、北鬥三號衛星系統總設計師林寶軍受邀參加。隨後,林寶軍賦藏頭詩一首:
自主鑄就北鬥星,創新擘畫玉汝成;
開放彰顯乾宇志,融合時空謀共贏。
萬眾抗疫同舟濟,一心相異退群聲;
追求普惠華夏願,卓越湛盧獻和平。
藏在每句開頭的正是新時代北鬥精神。林寶軍在專題報告會上介紹,他更喜歡用湛盧劍比喻北鬥,「這是一把仁者之劍,中國北鬥,不是為了稱霸世界,而是要造福全人類」。
2009年9月18日,林寶軍從北京「轉場」來到上海,擔任北鬥三號衛星系統總設計師。雖然他曾任神舟飛船應用系統副總設計師,但北鬥三號衛星系統的設計又是一個全新開始。2011年10月,中國第二代衛星導航系統重大專項試驗衛星工程啟動。「首發星是最大考驗,那時的壓力非常大。」林寶軍介紹,因為有上百項關鍵技術等待他們去研發。
但他們並沒有被嚇倒。當時這支隊伍只有81名成員,平均年齡31歲。「大部分人是第一次幹,大家信心滿滿的像是打了雞血。」林寶軍說。
北鬥三號衛星系統地面試驗驗證主任設計師李紹前在2012年8月加入這支隊伍,在他看來,「初生牛犢不怕虎,前面哪怕是刀山火海,我們也想去闖一闖。」
2015年3月30日,具有裡程碑意義的新一代北鬥導航衛星首發星成功發射,這既實現了中科院在導航衛星領域的「破冰」之作,也標誌著北鬥衛星導航系統從區域走向全球。
「我們用了三年零三個月的時間,幹了美國人二十年才完成的任務。」林寶軍激動地說。更為關鍵的是,「立足於國人自己的技術把北鬥完成,中國人的大廈不能建立在別人的地基上」。
其間,這支隊伍通過技術創新,攻克了53項關鍵技術,取得了「功能鏈」設計理念、基於相控陣的Ka星間鏈路技術、無縫切換時頻基準、龍芯CPU等多項創新性突破,實現關鍵器部件100%國產化,徹底扭轉了衛星關鍵器部件依賴進口、受制於人的局面。
首發星成功後,林寶軍至今仍記得這樣的一段評價:中科院的加入,有力推動了導航技術的跨越發展,優化了工程管理,給慣性航天模式注入了新的活力,豐富了導航理論,使北鬥的目標從「保三爭二」,改為比肩超越GPS。
與此同時,一支勤於學習、勇於創新、敢於挑戰、善於合作、敢於奉獻的北鬥「戰神隊」也逐漸形成了。
導航團隊衛星創新院供圖
「我們來想辦法」
北鬥三號衛星系統的重大技術創新之一,就是採用長徵三號運載火箭加遠徵一號上面級,將衛星直接送入目標軌道。「衛星等於乘了一輛太空擺渡車,不需要攜帶大量推進劑,用不到1噸的重量,實現原來3噸衛星的能力。」李紹前解釋道。
然而,最初這個方案卻因為技術跨越過大,飽受質疑,幾乎擱淺。
這支年輕的隊伍就想挑戰不可能。面對太空冷黑的環境,星上設備溫度會下降至零下70度,不能正常工作。單純靠蓄電池進行加熱,又負擔過重。
最開始,他們的熱控設計是「烙餅式」的方案,但效果不好。北鬥三號衛星系統熱控主任設計師李鍇提出了另外一種方案,「烤香腸式」的方案,實現了目標。最終,地面試驗驗證和熱控「兩家」聯合把難題解決了。
很快,他們又遇到了更大的「攔路虎」。衛星和上面級解鎖,分離面衝擊將達到2800g的量級,而衛星設備抗衝擊指標最高才1000g。在火箭與衛星的接口協調會上,有人當場表示這行不通。但如果回到衛星不搭「太空擺渡車」、自帶燃料變軌的方案,將嚴重影響系統的建設進程。
創新陷入了困境!這支隊伍主動請纓,「我們來想辦法」。在他們看來,辦法總比困難多。
於是,北鬥三號衛星系統結構主任設計師安洋帶著團隊四處尋找問題的解決方案。功夫不負有心人,他們最終使到達星上設備的衝擊量級大大衰減,給乘坐遠徵一號擺渡車的導航衛星定製了「安全座椅」。
設計提出了,仿真結果也有了,可這種設計究竟行不行?還得試驗結果說了算。
接下來是分離衝擊試驗,成敗在此一舉。火工品爆炸螺栓起爆,懸吊著的星箭對接框應聲而落,設計師們都衝到數據處理屏幕前看數據。短暫的寧靜後,現場響起掌聲。又一個「攔路虎」被他們拿下了。
「這樣的攔路虎,我們還遇到了很多。」李紹前表示,但他們都逐一攻克了。
首發星成功並不代表任務結束,組網密集發射計劃接踵而至。「所有人被分成幾組輪流上,測試排班表中不分白天和黑夜,計劃調度表裡沒有工作日和節假日。」李向前介紹說。
對於北鬥三號衛星系統綜合測試分系統副主任設計師王亞賓來說,2017年至2018年衛星密集發射期讓他記憶猶新。「這一年衛星累計加電時長7582小時,相當於每天20.77小時。」他表示,他們要對40000多參數進行判讀,每天要分析比對約10G的數據。
「如果把這些數據列印出來,摞起來的厚度高達400多米,相當於東方明珠的高度,而這僅僅是一天的工作量。」王亞賓說。
導航衛星真空熱試驗衛星創新院供圖
萬裡長徵成功邁出第一步
李紹前、李鍇、安洋、王亞賓以及北鬥三號衛星系統總體副主任設計師王丹、結構與機構主管設計師解放等,平均年齡只有30出頭,但已擔當重任。而他們身邊仍有前輩們身體力行。
年逾六旬的沈學民原本要退休了,但當知道這支隊伍需要他的那一刻,沈學民仍義不容辭地擔任起北鬥三號衛星系統副總設計師。
每次直播衛星發射時,「局外人」焦急等待著,但他們「局內人」非常忙碌。按照導航衛星的飛行程序安排,衛星發射前50分鐘需將衛星與地面測試連接的脫落電纜插頭及火工品星表插頭拔掉。此時,衛星位於發射塔架的最高處,離地面高達70米,相當於樓房20層的高度,拔完插頭後又要在5分鐘內,通過簡易的步梯快速撤離現場。
因為發射前要求靜默,所以沒有電梯可以輔助。而此刻,火箭就在腳下冒著「白煙」隨時待命發射,這對人的身體和心理都是極大挑戰。
為確保任務的順利完成,沈學民從第一顆導航星開始,每次發射都是親自率隊上塔。沈學民對年輕的成員說:「我年紀大了,萬一有什麼突發事情,你們先撤,我斷後。」
雷鋒日記上有這樣一段話:「一個人的作用,對於革命事業來說,就如一架機器上的一顆螺絲釘……螺絲釘雖小,其作用是不可估量的。我願永遠做一顆螺絲釘。」北鬥三號衛星系統總裝技師許國平把雷鋒的這句話,抄寫在了工作記錄本上。
「我們都說,只要隊長(許國平)在現場,大家就放心。」解放說。而在自己崗位上做一顆永不生鏽的螺絲釘,也成為這支隊伍每位成員的追求。
在專題報告會上,上海市科技黨委書記劉巖,中科院上海分院分黨組書記、副院長李正華等紛紛為這支「北鬥戰神隊」點讚,也有不少人被這種精神感動而流下了淚水。
「又見北鬥,北鬥群星閃耀,中國夢想越飛越高;又見北鬥,北鬥中國製造,復興的步伐一路領跑。」專題報告會最後,這支「北鬥戰神隊」的年輕成員用歌聲表達了對北鬥工作的熱愛、對航天事業的赤誠和對祖國未來的憧憬。
「北鬥三號全球衛星導航系統開通只是萬裡長徵成功邁出的第一步。」林寶軍表示,「我們一定會管好用好已經在軌的北鬥衛星,並為下一代導航衛星繼續奮戰。」(秦志偉)