提起定位導航，很多人會想到GPS。曾經在很長一段時間內，全球所采用的導航系統(tǒng)都是美國研發(fā)的GPS全球定位系統(tǒng)。在這片星空下，北斗人創(chuàng)造了一個又一個奇跡，將中國衛(wèi)星導航事業(yè)推向了世界的巔峰，然而單一依賴GPS導航系統(tǒng)的風險也極高。在這樣的情況下，中國人走上了自主研制中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的道路。

2018年12月27日，北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)基本系統(tǒng)正式向全球提供基本導航服務。習近平總書記在聯(lián)合國全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際委員會第十三屆大會的賀電中評價道：“北斗系統(tǒng)已成為中國實施改革開放40年來取得的重要成就之一。”

然而早年間，國際上還存在著中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)無用的論調。

2009年，全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際委員會會議在俄羅斯圣彼得堡舉行。會上，某國代表直言：“空中已經有百十顆衛(wèi)星，中國為什么還要建衛(wèi)星呢?”“中國的衛(wèi)星導航系統(tǒng)與其他國家衛(wèi)星的頻率重疊，只會徒增噪聲擾亂空間秩序，對國際沒有貢獻。”

這樣的發(fā)言，深深刺痛了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)副總設計師楊元喜院士。

聽完這位代表的發(fā)言，楊元喜起身走到會場前說：“我這里有一個實實在在的計算，告訴你，中國的北斗導航系統(tǒng)貢獻有多大。”

“我用實際的GPS星座、格洛納斯星座、伽利略星座，再加上中國北斗星座，即便把北斗放在最次的位置來算，中國北斗對國際的平均貢獻率在23.4%以上，最低也有22.6%，怎么叫沒有貢獻呢?”在一連串實實在在的數據和反問題中，楊元喜做完了整個報告。

會后，楊元喜將他的報告在國際刊物上發(fā)表，告訴世界中國的貢獻是多少。從那以后，“中國北斗無用論”消失了。

從雙星定位系統(tǒng)概念的提出到北斗一號系統(tǒng)從無到有，再到北斗二號系統(tǒng)正式提供區(qū)域服務，直到今天北斗三號以昂揚的姿態(tài)走向世界，中國北斗的“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，歷經近40年崢嶸歲月，走出了一條自主創(chuàng)新、團結協(xié)作、攻堅克難、追求卓越的獨特道路。

01

“唯一辦法是讓自己成為巨人”

中國開展衛(wèi)星導航與定位研究最早可以追溯到上世紀六七十年代，但由于當時的技術條件和時代背景制約，真正提出要研制導航衛(wèi)星，已是1983年。

那一年，我國“兩彈一星”元勛、衛(wèi)星測量技術的奠基人之一陳芳允院士，提出了研制雙星快速導航系統(tǒng)，即利用兩顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星實現區(qū)域快速導航定位的設想。

當時，陳芳允和美國科學家G.K。奧尼爾教授不約而同地產生了把導航定位與數據通信聚合為一體的設計理念，并都在1985年至1990年期間進行了該系統(tǒng)的概念性研究。當奧尼爾聽說，中國的航天人也在進行同一研究的時候，他十分震驚。然而，美國的研究計劃很快就因技術、資金等問題而夭折了。

那時，中國航天人在突破了中心站和用戶機等關鍵技術后，利用通信衛(wèi)星開展雙星定位演示驗證試驗，證明了北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)技術體制的正確性和可行性。

與此同時，時任原航空航天工業(yè)部副部長的孫家棟與當時的國防科工委副主任沈榮駿中將敏銳地發(fā)現，擁有自主知識產權的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，對國家安全和軍隊保障至關重要。隨后，二人聯(lián)名致信當時的中央軍委委員、總裝備部部長曹剛川，闡明了他們對國家發(fā)展衛(wèi)星導航系統(tǒng)重要意義的分析以及實現方法的建議。國家對此予以高度重視和支持，有效推動了中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)工作的開展。

在多方力量的積極推動下，1994年，中國的衛(wèi)星導航工程獲批立項，并以炎黃子孫的祖先們用于識別方向的“北斗星”命名。北斗衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)正式問世，孫家棟被任命為工程的總設計師。自此，中國開始了第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)的研制建設。

2000年10月31日是中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展史上一個值得銘記的日子。零時02分，我國長征三號甲運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心托舉我國首顆北斗導航試驗衛(wèi)星升入茫茫夜空。27分鐘后，指揮大廳收到西安衛(wèi)星測控中心傳來的喜訊：星箭分離，衛(wèi)星進入預定軌道。指揮大廳里爆發(fā)出經久不息的掌聲和歡呼聲。

▲ 2000年10月31日首顆北斗試驗衛(wèi)星發(fā)射前，航天科技集團總經理王禮恒(右)、副總經理馬興瑞(中)及衛(wèi)星總指揮李祖洪(左)一起討論技術問題

“北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是全天候、全天時提供衛(wèi)星導航信息的區(qū)域導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要為公路交通、鐵路運輸、海上作業(yè)等領域提供導航服務。北斗導航系統(tǒng)首發(fā)星的成功發(fā)射，解決了我國自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)從無到有的問題，將對我國國民經濟建設起到積極的推動作用。”19年前的《中國航天報》刊登了這樣一段話，概括了那顆衛(wèi)星的重要意義。

第一顆北斗導航試驗衛(wèi)星成功入軌僅50天后，千禧年歲末，長三甲火箭又將第二顆北斗導航試驗衛(wèi)星送入地球同步軌道，標志著我國成為繼美俄之后，世界上第三個擁有自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。“北斗的研制，是中國人自己干出來的。‘巨人’對我們技術封鎖，不讓我們站在肩膀上，唯一的辦法就是自己成為巨人。”當時的北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)總指揮李祖洪說。

2003年5月25日，第三顆北斗導航試驗衛(wèi)星成功升空，作為備份星與前兩顆工作星組成中國完整的第一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)——北斗一號。

02

那場災難，讓“北斗”家喻戶曉

隨著第一步計劃的順利完成，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)工程由試驗階段正式轉入應用實施階段，2004年9月，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設正式啟動。被任命為衛(wèi)星總設計師的孫家棟回憶說：“中國的衛(wèi)星導航工程，有一個非常重要的中間環(huán)節(jié)，那就是建設區(qū)域導航系統(tǒng)。”

當時，很多國家都不惜斥巨資發(fā)展全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，而中國的北斗一號只解決了自主衛(wèi)星導航系統(tǒng)從無到有的問題。我國“兩彈一星”元勛楊嘉墀院士認為，中國民用衛(wèi)星導航市場廣闊，潛在的經濟效益巨大，是今后可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

在2004年的北斗導航系統(tǒng)應用論壇上，85歲高齡的楊嘉墀風塵仆仆地趕赴?？谑谐鱿瘯h，并發(fā)表了題為《發(fā)展導航衛(wèi)星及應用要啟動一個完整的廣益增強系統(tǒng)》的學術報告。“建立一個亞太區(qū)域增強系統(tǒng)，作為近期至遠期一個仿真和信息融合的系統(tǒng)是非常必要的。”楊嘉墀說。

國家發(fā)展和改革委員會有關司、局積極落實國務院的批示，不僅將北斗導航系統(tǒng)建設列為國家基礎設施規(guī)劃，還解決了資金問題，為北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)應用的自主創(chuàng)新創(chuàng)造了十分有利的條件。

從2004年項目啟動開始，北斗系統(tǒng)進入了為期4年的初樣研制階段。這一時期，衛(wèi)星系統(tǒng)共完成了4顆初樣星和1顆飛行試驗星的研制任務，攻克了星載原子鐘、高精度星地時間比對、監(jiān)測接收機和用戶終端等多項關鍵技術，為北斗建設和可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎。經過十幾年的工程實踐，大量的工程管理和技術人員得到了鍛煉，一批系統(tǒng)應用方面的人才被培養(yǎng)出來了，為系統(tǒng)的未來發(fā)展提供了保障。

匯聚了天時、地利與人和，這才有了后續(xù)我國第二代北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的快速發(fā)展。

2007年4月14日，第一顆北斗導航應用衛(wèi)星發(fā)射成功，拉開了北斗區(qū)域導航系統(tǒng)建設的序幕。雖然中國北斗系統(tǒng)建設起步比美國的GPS晚了20年，但設計方案和技術指標卻走在了世界前列。

▲ 2007年4月14日，第一顆北斗二號衛(wèi)星發(fā)射成功

2008年，汶川大地震，震驚世界。地震發(fā)生當晚的10時左右，首批武警官兵到達地震重災區(qū)，并使用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)用戶終端機連夜陸續(xù)發(fā)回實時災情數據，為地震重災區(qū)發(fā)出了第一束生命急救電波。那場災難讓“北斗”這個名字家喻戶曉。

2010年對于中國北斗來說同樣是個不一般的年份。這一年，中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)連續(xù)迎來5顆“新成員”，系統(tǒng)在太空中初現雛形。同年5月19日，在第一屆中國衛(wèi)星導航學術年會上，中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)專項管理辦公室主任冉承其宣布：“北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航和授時服務。中國愿意與其他國家合作，共同發(fā)展衛(wèi)星導航事業(yè)。”

從那一年開始，我國迎來了北斗導航衛(wèi)星的高密度發(fā)射期。2011年建設完成北斗區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基本系統(tǒng)，具備向我國大部分地區(qū)提供初始服務的能力;2012年10月25日，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的16名成員全部發(fā)射升空;12月27日，國務院新聞辦公室召開北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)新聞發(fā)布會，宣告：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主建設、獨立運行，與世界其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，可在全球范圍內全天候、全天時，為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導航、授時服務。

至此，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設的“三步走”戰(zhàn)略圓滿完成了第二步的系統(tǒng)建設目標，北斗二號衛(wèi)星導航系統(tǒng)，即北斗區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設完成。

03

服務50多個國家、30多億人口

2017年11月5日，距黨的十九大勝利閉幕不到半個月時間，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心傳來喜報，中國北斗再次出征，北斗三號第一顆和第二顆組網衛(wèi)星升空，拉開了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)全球組網的大幕，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略進入“最后一步”。

站在前兩代星座的肩膀上，中國北斗的“第三步”邁得無比自信。立項于2009年12月的北斗三號工程開始嘗試沖刺和領跑，星間鏈路、全球搜救載荷、新一代原子鐘等新“神器”閃耀亮相，衛(wèi)星整體性能大幅提升。

2018年的“一年18星”更讓北斗刷新了衛(wèi)星研制生產的中國速度，“三步走”的戰(zhàn)略路徑已逐步從“勝利在望”變成“夢想成真”。2月12日發(fā)射的北斗三號第五顆和第六顆衛(wèi)星從單機層面實現了100%國產化;9月19日發(fā)射的北斗雙星首次增加了國際搜救系統(tǒng)和全球短報文等載荷，標志著北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式走向世界;11月1日，我國首顆地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星發(fā)射成功，成為世界現役功能最強導航衛(wèi)星之一;11月19日，北斗三號基本系統(tǒng)星座部署圓滿完成;12月27日，北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)基本系統(tǒng)正式向“一帶一路”及全球提供基本導航服務。

今年5月17日，北斗二號工程圓滿收官，該系統(tǒng)最后一顆備份星順利到位;9月23日，北斗三號組網開始從基本系統(tǒng)向完整系統(tǒng)過度升級……北斗星座交替進行組網和補網行動，為我國導航系統(tǒng)順利從“區(qū)域”走向“全球”鋪平道路。

從2000年的第一顆北斗導航試驗衛(wèi)星，到2019年9月23日發(fā)射的北斗導航系統(tǒng)第四十七顆和第四十八顆衛(wèi)星，19年間，中國人已經成功發(fā)射了52顆北斗衛(wèi)星。

現如今，我國北斗系統(tǒng)的在軌衛(wèi)星和地面系統(tǒng)均工作穩(wěn)定，經全球范圍測試評估，系統(tǒng)性能滿足預期，具備全球服務能力。根據計劃，我國將在2020年全面完成北斗三號全球組網建設，并在2035年建成以北斗系統(tǒng)為核心的，更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時(PNT)體系。

孫家棟指出，全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)已成為經濟社會不可或缺的空間信息基礎設施，它將惠及人類生活和經濟發(fā)展。服務50多個國家、30多億人口的中國北斗，已成為我國對外交往的重要合作項目，顯著提升了我國的國際地位與影響力。

▲ 2015年7月，孫家棟到西昌衛(wèi)星發(fā)射中心指導北斗導航衛(wèi)星發(fā)射

“山再高，往上攀，總能登頂;路再長，走下去，定能到達。”習近平總書記的這番話恰好道出了漫漫北斗路的成功秘訣。北斗提供全球服務，是北斗建設的一大步，也是北斗發(fā)展的新起點。正如孫家棟所說，“北斗一定要走向國際，因為衛(wèi)星本身就是全球化的。”

論壇結束后，楊嘉墀先后與屠善澄、童鎧、王禮恒、戚發(fā)軔、張履謙5位院士交換意見。經集體討論，他們起草了《關于促進北斗導航系統(tǒng)應用的建議》。在報告中，6位院士就發(fā)展我國獨立自主的衛(wèi)星導航系統(tǒng)提出建議。該建議于2005年2月2日定稿，2月3日發(fā)出后，2月4日就得到了當時的國務院總理溫家寶的批示。