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中国电科北斗导航卫星研制团队  

2015-12-05 20:45:33|  分类: 宇航工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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链接“星星”的人 电科北斗团队的星海征途

2015-12-03 CETC 中国电科
特约记者 张弓
通讯员 熊钍林 高帅和

说到卫星导航,恐怕也很少有人会感到陌生,因为如今它已经深深地融入了互联网时代我们衣食住行的方方面面,步行锻炼,电子商务、现代农业、航海、飞行……
然而,作为一个崛起的大国,这一切岂能受制于人,于是摆脱对国外的卫星导航系统的依赖,成为中国科技界的神圣使命。
2009年,经过党中央、国务院、中央军委正式批复,中国第二代卫星导航系统专项建设工作正式启动。
历经5年,中国电科新一代北斗导航卫星首发星研制团队,团结献身、创新图强,成功研制出北斗全球组网首发星,开启了北斗导航系统由亚太区域运行向全球拓展。

中国电科北斗导航卫星研制团队 - kktt - 长缨在手  敢缚苍龙
 
可鲜为人知的是,团队平均年龄仅仅30岁,众多80后以激情、包容、使命与责任,以“优异的系统方案、国际领先的星间链路技术、时频技术、第三代半导体技术”的伟大创新科学实践,实现了关键技术和核心元器件的“自主可控”,在我国新一代北斗导航卫星上全面实现了“中国创造”,有效降低卫星系统的制造、运行和管理成本,极大提升了北斗导航卫星的全球服务能力,为我国北斗系统走向世界奠定了坚实技术基础。

“互联网+” 连接无限可能

11月29日,成都,中国电科29所科研新区航天楼,在试验间隙,记者采访了北斗团队,与他们一起回顾5年心路历程……
众所周知,从上世纪70年代开始,经过20多年的研究,美国在1994年3月完成了全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座部署,21年来,GPS成功的军事/商业应用,充分说明其稳定性和先进性。
中国人如何在最短的时间内完成繁重的星座建设任务,同时还要做到性能指标赶超国外、技术体制创新领先、用户体验更优异、国际化……这却成了一件,在所有人眼里似乎都不可能完成的事。
导航系统的核心在卫星,卫星系统的关键在载荷,其堪称卫星的“大脑”。“要想赶超GPS,就必须研制出世界一流的卫星‘大脑’,目标宏大,可困难重重”卫星副总师陈锡明回忆起了项目论证阶段载荷设计遇到的四大挑战。
一、时不我待,与国外三大导航系统比进度和性能,竞争上万亿的应用市场空间
二、指标苛刻,远远高于以往北斗导航卫星精度要求
三、自主可控,关系到国家安全,所有元器件必须国产化;
四、新研数量多,以往卫星新技术比例1/3,该颗卫星几乎全部采用新技术;
如何实现对GPS的“弯道超车”呢?
“互联网+”的核心思想是“连接无限可能”,这给大家带来了诸多启发。
于是,践行国家使命,上海微小卫星工程中心搭建卫星平台,中国电科29所担任载荷总体,迅速组建起全国大协同的航天电子国家队,回想起团队建立时的场景,卫星副总指挥毛嘉艺,依然内心怦然。

协同创新 突破一个个新的可能

创新的关键,就在于怎样把“不可能”变为“可能”,在没有路的地方走出一条路来。尤其是航天工程,又是复杂的系统工程,涉及到工程技术、计划管理、质量控制和后勤保障等一系列要素。
对于北斗来说,卫星的稳定性和先进性,是至关重要的,因为这将有损北斗的用户体验,严重影响市场占有率。
据介绍,国内以往都是按分系统模式研制卫星通常分为10个左右分系统,包括测控、热控、姿控、星务等,这种设计思路一定程度上,对于工程制造要求较低,然而,每增加一个分系统,通常意味着卫星故障率大大提高。而新一代北斗导航卫星要求的新研技术之多,远远超出了以往卫星新技术1/3的比例,这就极大增加卫星故障风险。
卫星载荷主任设计师陈林谈到:“毫无疑问,要确保北斗卫星的稳定性和先进性,必须另辟蹊径。”
经过充分论证,团队改变了传统的一维线性的分系统设计理念,改变了传统单点最优思维模式,而是采用“功能链”的设计理念。
“我们从形式-内容-功能向专业融合设计推进,专业优势互补,快速优化迭代,集智攻关,实现全局最优,共同推进北斗全球系统方案设计和设备研制”设计师周祎道出了他的应对之法。
对于北斗来说,研制时间是极其宝贵的,早一天研发成功,它就能与世界三大导航系统竞争上万亿的应用市场空间。
为了加快研发进度,团队率先在航天领域采用数字虚拟样机协同设计手段,集成国内的先进技术和生产能力,形成一套科学的系统设计方法。
对此,设计师郭峥对于数字化协同设计深有感触“数字样机实现了系统方案辅助设计、实物样机效果提前展现、方案优化的预先验证、问题快速定位与排查等系统设计的目标”于是研发时间缩短了一半,成本降低了数倍。
梦想激励着北斗团队的不断前行,创新引领着研制水平的超前领先,协作创造了一次次的多方共赢。
对于北斗来说,元器件自主可控是致命的,为了实现我国全球导航系统的长期可持续发展,在核心元器件上决不能受制于人。
于是,我们看到在敬小东、薛波、何庆等的带领下团队先后实现了核心电子元器件、部组件、微波件、第三代GaN半导体、AD\DA等百余项元器件的首次在轨应用,新一代北斗导航卫星98%的部件都实现了国产化,核心关键器部件均为“中国造”。多项技术达到了国际领先水平,目前,核心器件在轨表现良好。

“北斗+”星间链路照亮“一带一路”

卫星导航系统的使用运行,离不开地面站的支持, GPS之所以可以实现全球定位,就是因为它在世界各地都建有地面基站。
但是我国在境外无法建立有效的地面站,也就会使放到境外的星群,基本处于不可控制的状态,根本无法实现正常的导航功能。
卫星副总师李杨介绍了他们的思路“既然不能在境外设立基站,我们可以让星与星之间建立起稳定的结构,从而使几十颗星编织起来的星网,成为一个整体,这样境内的地面站,只要能保证其中任何一颗星的位置准确,就可以实现整个卫星网络的准确运行,从而突破了国境的限制,突破了北斗系统从区域走向全球的最大技术难点。”
“你们做到了我们一直想做的事情。”中国太空轨道创建人、中国科学院李济生院士称赞道。
设计是完美的,工艺是严格的,技术是先进的,经过5年的不懈努力,团队最终,突破了一个个技术难点,在国际上首次验证相控阵星间链路与自主导航体制,卫星之间能相互传送数据,不再依赖地面基站。
时光荏苒,5年既逝,年轻而充满奋斗精神的团队,始终践行国家“创新驱动发展”战略,培养创新氛围,坚持自主、开放、兼容、渐进,在任务完成过程中将电科人攻坚克难、协同创新的精神完美演绎。
“这支团队非常可贵”两弹一星勋章获得者孙家栋院士这样评价。
时光回溯,3月30日下午,西昌卫星发射中心,距离新一代北斗导航全球组网首星发射前仅剩下6小时,中国电科总经理樊友山亲临发射现场慰问北斗团队。

中国电科北斗导航卫星研制团队 - kktt - 长缨在手  敢缚苍龙
 
看着这个凝聚着无数电科人航天强国梦的待发卫星,樊友山和团队一起为它的出征送行……
截止目前,该颗卫星完美完成了在轨“体检”和关键技术的全面验证,导航信号性能指标较前一代北斗卫星大幅提高,达到了国际先进水平。
今天的成绩,凝结着昨天辛勤耕耘的汗水;今天的荣光,也照亮着电科人明天追求“国内卓越、世界一流”的道路…
现在团队更忙了,眼下,李杨、陈林正与团队一起开始最后的攻坚,伴随着北斗走向世界,在实现中国梦、电科梦的征途中,我们有理由相信北斗团队的明天会越来越精彩。
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