先后研制發射12顆衛星，造“星星”的他透露北斗導航還有這些計劃

今年5月，第五十六顆北斗導航衛星成功發射，這是我國北斗三號工程的首顆備份衛星，也是北斗三號工程高密度組網之后，時隔3年的首發任務。

作為我國自主建設、獨立運行的全球衛星導航系統，北斗系統是為全球用戶提供全天候、全天時、高精度定位、導航和授時服務的國家重要時空基礎設施。

(資料圖片)

從2000年年底北斗一號系統的建成，再到2020年7月31日北斗三號全球衛星導航系統建成開通，對于有著十四年“北斗”生涯的北斗三號衛星系統總設計師林寶軍來說，他和團隊先后研制并發射了12顆衛星。特別是2015年3月，林寶軍和團隊一起研制的我國新一代北斗導航衛星首發星，拉開了我國北斗全球系統組網建設的序幕。

“北斗應該是和我們老百姓日常生活關系最密切的一個衛星星座了，因為生活中85%的信息基本都與時空有關，而時空就是導航要干的事。”中國科學院微小衛星創新研究院副院長林寶軍近日接受第一財經獨家專訪時告訴記者，他透露，對于已經應用于200個國家的北斗系統來說，接下就是要做更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系，“解決天上深空的問題、室內的問題、水下的問題”。

圖為林寶軍，第一財經記者任玉明／攝

北斗三號七成以上都是新技術

“天上的星星參北斗”。不管是交通運輸、氣象測報，還是救災減災、公共安全等，北斗系統提供服務以來，已經在多個領域得到了應用。特別是隨著北斗三號的全球組網，“北斗+”高精度行業應用和“+北斗”的高精度大眾化應用迎來新大機遇。

而在我國已經發射的三十多顆北斗三號衛星中，有12顆都是由林寶軍所在的中國科學院微小衛星創新研究院（下稱“衛星創新院”）研制的。特別是2015年3月成功發射的新一代北斗導航衛星首發星，就已突破了框架面板式結構、相控陣星間鏈路、時頻無縫切換、新型信號體制等50余項關鍵技術，解決了北斗系統全球組網的瓶頸和系統運行連續性等難題，實現了關鍵器部件百分之百國產化。

“國際上有個慣例，在航天領域有個說法，為了系統可控，新技術不能超過30%，但對于北斗三號來說，新技術超過了70%也很好。”林寶軍對記者解釋，新技術不等于不可靠，只要是采用靠譜的、符合客觀規律的技術，加上成熟的工藝和充分的實驗，就能獲得成功。“現在天上運行結果表明創新沒有產生問題，而且解決了長期困擾我們的跟著別人用傳統的技術很難跨越的技術瓶頸難題。”

這其中最重要的，源于三項突破：全球首臺雙頻氫原子鐘、Ka相控陣星間鏈路技術、導航衛星專用平臺。特別是他帶領團隊全球首創的“Ka相控陣星間鏈路”技術，針對天上衛星如何對話的問題，實現了“一星通、星星通”，解決了制約北斗全球組網的瓶頸。

“星星之間的對話主要靠Ka技術，用Ka相控陣其實就相當于用30多條線把星星串起來，給它們建一個微信群，相互之間就能通信了。另外Ka技術還能相互測距，比如先測出我跟你的距離，你跟他的距離，這樣就能算出我跟他的距離。這項技術能讓星星們在7萬公里的距離，測距精度最高可以到一個厘米。”林寶軍解釋。

同時，北斗導航衛星的“心臟”——氫原子鐘，也是衛星創新院聯合中國科學院上海天文臺研制的，1千萬年才誤差1秒。

他解釋，衛星導航之所以成立，就是因為我們可以把時間測得準了，“誰的鐘做得好，誰就能把導航系統做得更好，它決定了導航能力的上限”。北斗三號采用的是鐘的無縫切換技術——讓氫鐘和銣鐘同時工作，也就是說如果氫鐘壞了，可以無縫切換到銣鐘，這個切換可以做到20皮秒，用戶連感覺都沒有，“也讓我們的衛星的時頻精度高出國外近一個量級”。

如今，北斗系統正與互聯網、大數據、人工智能等新技術的融合發展，構建以北斗時空信息為主要內容的新興產業生態鏈。截至目前，北斗系統已服務全球200多個國家和地區用戶，國內多個導航地圖供應商正式切換為北斗優先定位，日均使用量已超過3600億次。

中國衛星導航定位協會今年發布的《2023中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》顯示，2022年，我國衛星導航與位置服務產業總體產值達到5007億元人民幣，同比增長6.76%。其中，包括與衛星導航技術研發和應用直接相關的芯片、器件、算法、軟件、導航數據、終端設備、基礎設施等在內的產業核心產值同比增長5.05％，達到1527億元，在總體產值中占比為30.5％。

而根據我國導航戰略需求，2035年前將建成更加泛在、更加融合、更加智能的國家綜合定位導航授時體系。

林寶軍表示，接下來北斗要做下一代綜合時空體系，解決天上深空的問題、室內的問題、水下的問題。“現在北斗衛星的覆蓋，以及其他幾大導航系統，覆蓋的是地面以上到幾千公里的一個空間。而從深空到室內再到地下做到無縫銜接還是很難的。特別是水下這塊，難度最大。因為天上衛星的信號，還是靠微波信號傳到地面到終端，而這些信號在水里是通不過的，這時候要用其他的一些方法。”

2020年6月23日，我國北斗三號全球衛星導航系統最后一顆組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空。新華社記者 江宏景／攝

林寶軍表示，接下來北斗要做下一代綜合時空體系，解決天上深空的問題，室內的問題，水下的問題。“現在北斗衛星的覆蓋，以及其他幾大導航系統，覆蓋的是地面以上到幾千公里的一個空間。而從深空到室內再到地下做到無縫銜接還是很難的。特別是水下這塊，難度最大。因為天上衛星的信號，還是靠微波信號傳到地面到終端，而這些信號在水里是通不過的，這時候要用其他的一些方法。”

年輕人掉進“坑”是客觀規律

在衛星創新院行走， 你可以明顯感覺到團隊的“年輕化”。例如2015年的首發星，彼時團隊平均年齡只有28歲。有的人從入職到成為副主任設計師，只用了4年。

在這些二、三十多歲的年輕人看來，“半路出家”做北斗導航系統的林寶軍就是一個行走的百科全書。

“林老師本科專業是內燃機，碩士是計算機，博士又讀的是軟件控制，博士后是高能天體物理專業，所以基本上他就是一個行走的百科全書。像我們雖然都是做北斗三號的，但是也有各自的研究重點，比如我自己是做結構的，如果換別的領域，就不太懂了，但林老師就不會有這種問題，基本你問啥他都知道，而且突發奇想的點子特別多。”加入衛星創新院不久的“90后”北斗三號衛星結構與機構主管設計師解放對記者說，平時他們在開會的時候，林寶軍聊著聊著就提出一個全新的想法，然后實驗做下來發現確實可行。

林寶軍告訴記者，雖然以前自己是做神舟飛船應用系統的，但北斗的研究領域其實也和以前的工作有不少關聯，加上他個人對空間領域的工作非常感興趣。“2009的時候已經做了15年神舟應用系統，但北斗系統那會正要從區域走向全球，需要新的力量加入，我就從北京調到了上海，這一晃就是14年。”

現在，林寶軍每天7點都會騎著共享單車來到班車點，乘坐前往臨港新片區班車去單位，在他看來，科研的路上難免會遇到困難和“坑”，掉入“坑”也是一種客觀規律，關鍵是掉進入去后要趕緊爬起來接著往前走。

“年輕人除了要踏踏實實、別急功近利，也不能總是求 ‘穩’。比如路上有 ‘坑’那是客觀規律，不管你走得快還是走得慢，終究還是會掉進去，不如掉進去后趕緊爬起來，接著往前走。你的目的是到達終點，而不是在路上有沒有坑，怎么掉進去。某種意義上來說你不經過這個 ‘坑’的教訓，不經過挫折，是越不過去的。”

在他看來，做科研只要大方向、大邏輯是對的，目的是到達彼岸，就不用去刻意追求哪條路徑最優。只要想清楚這一點了，很多事情做起來就沒那么困難了。

“現在我們做一個新的衛星，按道理來說幾乎復制就可以了，但現在有些技術進步了，并不是說你有經驗就不會遇到問題。在這個過程中出現再多的新問題，遇到一個問題就解決一個，遇坑填坑，這些坑填滿了、問題解決了，自然就成功了。”

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