北斗衛星：中國“天眼”看世界

發射成功不久的第17顆北斗導航衛星，是中科院承擔的首顆長壽命、高可靠業務星。它的研制只用了3年零3個月。在未來的導航衛星研制上，中科院將會承擔更多的任務。

■本報記者 黃辛 王珊

大部分人的五一小長假過得不亦樂乎。然而，在西安衛星測控中心，有一群人卻一直堅守在崗位上，中科院上海微小衛星工程中心導航副總師沈學民就是其中之一。

4月21日，北斗導航小衛星準確進入工作軌道，地面成功接收到衛星下發的導航信號，沈學民的一顆心總算放進了肚子里。“我們的衛星測試項目基本完成，所有的參數都很理想。”

再過幾天，這顆剛剛發射的新一代北斗導航衛星就要交付用戶進行導航性能測試試驗，而這個試驗也將一直持續到7月份左右。

“就像一臺電視機，生產出來后，你要交給用戶作評價，并獲取反饋意見。”沈學民說，所獲得的數據將為以后北斗導航衛星的研制提供數據支撐。

這些，意味著中國距離“天眼”看世界的夢想又近了一步。

來自天上的對話

與之前的16顆北斗導航衛星相比，這顆新的小衛星最大的不同就在于“星間鏈路”功能。

星間鏈路是指用于衛星之間通信的鏈路，可以將多顆衛星互聯在一起，實現衛星之間的信息傳輸和交換。而“天上的對話”實現后，北斗衛星就不用過分依賴地面，這可以解決地面基站不足的現實難題。

而且，“即使地面發生了自然災害等意外導致地面控制與衛星‘失聯’，導航系統依舊可以自主運行很長一段時間，用互相測距的方法進行定位。”沈學民說。

當這一設想首次被提出時，幾乎沒人相信他們能成功。

如今，星間鏈路的有效性和穩定性已經得到首次驗證。而且，從這顆衛星開始，北斗衛星都將具備星間鏈路。“這一功能的驗證，為這項技術真正用在工程上起到了奠定的作用。”沈學民說。

“小年輕”的大責任

小衛星的特點和優勢當然不只在星間鏈路上。在衛星姿態設計方面，也采用了與以往不同的設計路線。“小衛星首次采用了以恒星為參考源的星敏感器，而不是常用的陀螺定姿技術。”上海微小衛星工程中心副主任、導航衛星總設計師林寶軍說，正因為此，他們還專門針對導航任務，設計了中科院導航衛星平臺。

首次采用功能鏈設計理念、首次采用直接入軌發射方式、首次大量使用國產化器部件……小衛星的身上有著太多第一。

作為中國科學院承擔的首顆長壽命、高可靠業務星，從啟動到完成，小衛星的研制只用了3年零3個月。

然而，令人意想不到的是，這樣一個意義重大、影響深遠的工程，竟然出自一個大多由“毛頭小伙子”和“黃毛丫頭”組成的團隊之手。這支隊伍的平均年齡31.7歲，“80后”占到75.8%。

擰螺絲的人永遠在擰螺絲，鉚釘的人永遠在鉚釘，這種狀況不會發生在小衛星中心。生于1988年的李紹前是團隊中的一員，2012年研究生畢業的他，來到微小衛星工程中心工作就被分派到了新一代北斗型號里，可謂接受了十足的鍛煉。

衛星副總指揮李國通也說，這支年輕的科研團隊，充分發揚了中科院的創新精神與航天工程的嚴謹精神。

未來挑戰更加艱巨

根據計劃，北斗系統將在2020年左右實現全球組網，屆時將建成由5顆地球同步軌道衛星和30顆非地球同步軌道衛星組成的“天眼”，提供覆蓋全球的定位、導航和授時服務。

這又將是一輪新的挑戰。“衛星之間的組網要考慮排列位置，衛星之間要有相位，并在一定的軌道上。”沈學民說，每顆衛星如何回到自己的特定位置上是一個難點，而那么多的衛星在天上，也給地面的運控管理帶來了很大困難。

此外，對于導航衛星來說，最難的就是保證其長壽命、高可靠、高可用。“第一顆試驗星驗證可行，但要保證后面的每一顆星都這樣，這對研制工作也是很大挑戰。”沈學民說。

在未來的導航衛星研制上，中科院將會承擔更重的任務，平均每年要研制兩顆衛星甚至更多。

在沈學民看來，這就需要在管理模式上作出創新，即不能以現在的科學模式來對待后期的工程建設，工程衛星要尊重其自身的規律。

如今，北斗導航系統已成為繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐盟伽利略之后的全球第四大導航系統。那么全球組網后的國際合作也在考慮之中。“各大系統之間如何實現嵌入互操作？如何共用？中間的協調工作也很難。”沈學民說，這些都需要從現在開始就進行考慮和研究。