“点亮”星空的那群人 航天五院西安分院用有效载荷成就北斗梦想

北斗导航科研团队部分人员。（航天五院西安分院供图）

■首席记者杨斌鹄通讯员李萱郭立平

今年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通！北斗迈进服务全球、造福人类的新时代。北斗工程从1994年立项至今，前后发射59星，跨越整整26载；无数科研人员前赴后继、勇往直前，用青春和汗水逐一点亮59颗北斗星，描绘了一幅群星耀苍穹的壮阔画卷。其中，以中国航天科技集团五院西安分院（下文简称“西安分院”）为代表的“西安航天人”，在推动我国北斗导航系统从无到有、从有到强，从“中国的北斗”到“世界的北斗”的奋斗历程中，用一流的有效载荷支撑一流的北斗，为中国人的北斗导航梦想作出了重要贡献。

勇做中国卫星导航的开拓者

西安分院对于导航卫星的研制，最早可追溯到上世纪60年代末，西安分院是我国卫星导航技术领域的开拓者之一。1983年，曾任504所（西安分院前身）副所长的陈芳允院士提出“双星定位”理论，西安分院一路披荆斩棘、攻坚克难，攻克了数百项关键载荷技术，为北斗一号4颗卫星和北斗二号20颗卫星研制了全部有效载荷，在2000年推动“双星定位”从理论到工程的实现，使中国成为世界上第三个拥有自主导航定位系统的国家。

2012年，西安分院又推动建成了面向亚太地区提供服务的区域导航系统，有效满足了“一带一路”沿线国家和地区的经济社会发展需求；从2015年到2020年，为北斗三号20颗组网卫星、3颗飞行试验星提供了全部有效载荷，有力推动了北斗三号全球导航系统的建成开通，充分展现了我国卫星有效载荷国家队和主力军的使命担当。

北斗三号全球卫星导航系统建设过程中，西安分院在形成数字化、网络化、自动化、智能化宇航制造建设和生产能力的同时，也辐射和带动了一批产业链企业，大大缩短了单机、分系统产品的研制周期。西安分院联合80余家国内一线科研、高校等优势单位，在“全国大联合”机制下，集中优势力量攻克了多项技术难题和工程难题，北斗导航系统各项指标达到世界一流，实现了从跟跑、并跑再到局部领跑的重大跨越，不断刷新着航天强国、科技强国建设的新高度。

有效载荷达到世界先进水平

2009年，西安分院正式启动北斗三号论证和攻关工作，从组网星建设到架设“星间链路”实现全球组网，3年半时间完成了20个载荷舱、近2000台单机产品的交付，20星成功发射，“周期短、批量大、难度高”，创造了我国卫星研制史上的奇迹。

“北斗三号卫星，我们最终实现了有效载荷部组件级的100%国产化。这些创新成果，使得北斗三号卫星有效载荷达到世界先进水平，局部处于世界领先水平。”我国北斗全球导航系统建设的领军人物之一、西安分院北斗三号卫星副总设计师张立新告诉记者。

记者了解到，作为北斗三号卫星有效载荷技术负责人，张立新创新性地提出一系列北斗全球系统总体层面的星地一体化方案，带领团队集智攻关，推进国产化进程，全面攻克北斗三号卫星载荷关键技术，实现自主可控战略目标。“北斗导航的国产化势在必行，这不仅是国家的战略要求，更是我们每个北斗人的使命。国产化意味着不受制于人，意味着成本的大幅降低。”张立新说。

国产化的进程是曲折的，出现了不计其数的问题，但是这些问题都没有阻碍他们前进的步伐。张立新带领团队披荆斩棘，攻克星间链路、自主完好性监测、相控阵天线、新型导航信号生成等20多项关键技术；提前开展国产化布局策划，组织和推进近20家单位开展部组件国产化攻关，成功实现有效载荷大功率微波开关、行波管放大器等配套全部19类产品的国产化，3颗试验星实现了北斗三号卫星有效载荷部组件级的100%国产化，全面验证系统方案和体制、关键技术、国产化器部件，奠定了全球系统组网研制的技术基础。同时使卫星有效载荷系统研制周期由2至3年缩短为1年至1年半，为加速航天强国建设提供了重要支撑。

砥砺前行打造北斗“中国心”

“铷钟”全称“铷原子钟”，是高准确度、高稳定度的时间频率基准产品。在北斗三号导航卫星上发挥着提供时频基准的重要作用，它的稳定度直接关乎导航卫星定位、测速和授时功能的精度，被誉为导航卫星的“心脏”。而这颗“中国心”的研制质量和可靠性，直接决定导航卫星的成败，是北斗三号卫星上十分重要的关键载荷产品。

而打造北斗“中国心”的任务就落在了西安分院人的肩上。西安分院的航天科研工作者，三代人用了几十年时间，为北斗系统建设交出了满意的答卷：20年时间，西安分院累计交付星载铷钟产品100多台，其中高精度铷钟超过70台，国产铷钟完全取代了进口铷钟。

早在上世纪六七十年代，中国就启动了国产原子钟的研制计划，当时大多集中在理论和地面研究阶段。随着我国卫星导航系统建设的部署和逐步推进，中国要建设自己的北斗卫星导航系统就排上了日程。铷钟这颗导航卫星的“心脏”必须由中国人独立自主完成，这对整个系统建设的自主可控具有重大意义。那时，西安分院第一代铷钟研制人员开始了自力更生、艰苦奋斗的岁月。曾任铷钟学科带头人的雷文琦研究员说：“40年从事时频产品研制，铷钟就像是自己的孩子一样，铷钟是导航的关键，不想受制于外国，我们就一定要自力更生，研发出我们国家自己的铷钟。”

“九五”期间，西安分院凭借在射频、空间微波和数字电路方面的研制优势，联合国内有关单位，经过不懈努力，终于研制出了第一台铷钟产品，但离上天的苛刻要求还有很长的路要走。2004年北斗卫星导航系统正式立项，铷钟的工程化攻关也进入了第二阶段。为了攻克难题，研制团队吃在办公室、睡在实验室，通过反复试验验证，最终攻克了铷钟在真空环境下长期稳定运行的难题。2006年，中国第一台星载铷钟产品一飞冲天，搭载验证成功，标志着中国具备了独立自主进行星载铷钟研制的能力。

2012年，在北斗二号后期发射的卫星中，改变了以往的国产化铷钟为主钟、进口铷钟为备份的模式，国产化铷钟正式全面取代进口铷钟，稳定性和可靠性全面超越进口产品。与此同时，西安分院不断扩充时频生产线建设，铷钟研制流程不断优化，全面实现了国产化的目标，到2016年星载铷钟的批产能力已经达到了每年50台左右。2020年，甚高精度铷钟在轨稳定运行，技术指标与美国GPS铷钟相当，部分关键指标达到世界领先水平，为北斗导航工程铸造了一颗“中国心”。

20多年来，从北斗一号、北斗二号到北斗三号，随着北斗导航系统的全面建成，西安分院的航天科技工作者秉承航天报国、科技强国使命情怀，付出了无数的心血依然无怨无悔。“我觉得为国家做了一件重要的事，人生价值得到了实现，虽然这个工作太忙，陪伴家人的时间比较少，但是我觉得我不后悔、没怨言。”参与了北斗工程建设全过程的张立新的话，说出了西安分院航天科技工作者的心声。

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