身为北斗三号卫星系统首席总设计师,每一次发射,林宝军都坚守发射现场,但这一次他的心情很不一样。
9月19日,我国成功发射第59颗、60颗北斗导航卫星。这是北斗三号全球卫星导航系统的“收官之战”,承担着为下一代北斗系统验证新技术的重任。一个多月来,在西昌卫星发射中心,林宝军和中国科学院微小卫星创新研究院的同事们,工作节奏一直是“5+2”“白加黑”。
“三十载,矢志寰球愿,牧群星”,凡遇大事,林宝军喜欢写诗抒发胸臆,这一次他写了一首《满江红·北斗三号收官星》。
美国的GPS曾一度是“导航系统”代名词。经过从北斗一号、二号到三号30年的发展,北斗三号系统多项核心指标已优于GPS。北斗导航卫星已服务200多个国家,实现厘米级定位和车道级导航。
【喝掉一箱红牛,达成创新共识】
“这个技术就连美国都没有,我们做得出来吗?”林宝军告诉解放日报·上观新闻记者,跟北斗三号打交道15年,这是他最难回答的问题。最大的困难不完全是技术问题,而是颠覆性突破所需的跨越创新理念。
航天领域有条不成文规定,卫星采用新技术的比例一般不超过30%。北斗三号首发星的新技术超过70%,研制团队只用了3年零3个月,做了从GPS2到GPS3用20年完成的事情。但在当时创新的阻力不小,其中就有来自团队内部的声音:创新点已经不少了,能否再稳当点?
“其实不是为了创新而创新,而是着眼于解决实际问题,把事物的本质需求和国家的迫切需求作为目标。”在林宝军看来,新技术不等于不可靠,只要符合客观规律、有着成熟工艺,并在地面进行充分验证,就不必受限。
他用了整整一周时间和团队开会,喝掉一箱红牛,达成创新共识。
【多项核心指标,均优于GPS】
共识之下,创新力被激发,“国际首创”层出不穷。
卫星出故障,能否直接在卫星上修改软件?这一做法现在已是常规操作,但在当初很多人“想都没想过”。如果通过地面系统指挥修改程序,一般需要数日,这就降低了卫星的可用性。北斗三号研制团队突破了卫星自主诊断恢复技术,在完全没有地面干预情况下,国际上第一个实现卫星自主诊断、隔离和修复。以往,如果要实现系统更新换代,只能发射新的卫星。如今,即便是新的用户需求也可以在北斗三号卫星上直接赋能。
相比此前的卫星平台,北斗三号卫星平台“瘦身”一半。卫星平台相当于一辆拉着载荷的货车,过去“车”的重量往往大于“货物”。研制团队独创了功能链的概念,原本十几个分系统需20多台计算机控制,现优化为1台,不仅大大简化了系统结构,也提升了卫星的可靠性。功能链带来的是模块化设计,就像“堆积木”可同时作业再进行拼装,因此卫星集成测试仅需45天,大大缩短生产工期。
能否给北斗三号卫星拉一个“聊天”的“微信群”?卫星之间最远距离达6.9万公里,想要“添加好友”,位置信息和姿态控制都要准确。研制团队首创星间链路技术,解决了制约北斗三号全球组网的瓶颈问题。卫星测控覆盖率从30%提高到了100%,即使在地面站不足的情况下,也能保证导航精度。
导航的核心是时间,时间的连续稳定是核心中的核心。研制团队突破了星载时频无缝切换技术,仅用20皮秒(1皮秒等于一万亿分之一秒),即可在用户没有任何察觉的情况下,自主完成主用钟和备用钟的“无缝切换”。
经评估,北斗三号卫星平台的多项核心指标,不论是抗冲击能力,还是载荷平台比,以及姿态控制精度、轨控中断次数、平台自主定轨等,均优于GPS,在同类卫星中整体处于国际领先水平。
“更加泛在、更加融合、更加智能,是下一代北斗系统的目标。”林宝军告诉解放日报·上观新闻记者。
【做卫星,每天都是不一样的自己】
曾经不止一次有人跟林宝军说,“你们太拼了!”
这位理性的北方大汉,只要提及团队就会变得感性:“9月17日是中秋节,阖家团圆的日子,但在西昌卫星发射中心,没有过节的概念,大家一刻都没有松懈。”
做卫星,不是一般的辛苦。按每天工作8小时计算,北斗三号研制团队一年工作400多天,扣除节假日几乎一年当作两年用。
就连出租车司机都说,不管什么时候载客到位于上海浦东的微小卫星创新研究院,卫星厂房的灯总是亮着,一直有人在加班。他们不知道的是,那里总是摆放着折叠床,以应对不间断的测试
研制北斗三号首发星时,这支队伍平均年龄只有31岁。他们都有一技之长,如果跳槽收入可以增长两三倍,究竟是什么吸引着他们愿意整天和卫星打交道?
“这份工作最吸引年轻人的地方,是机会与成长。”林宝军说,如今成为卫星型号总师的就有7人,副总师就更多了。
年轻人看似“天马行空”的想法,不会被轻易否定。北斗三号第3、4颗组网卫星中的热控系统,就采纳了当时尚年轻的技术人员李锴和林士峰的创新思路,使得卫星“不怕冷也不怕热”。
有位年轻人来应聘,本来打算接着去第二家单位面试,但她听了林宝军的一番话,当场决定留下来。林宝军说,“做卫星,每天都是不一样的自己。”
以梦为马。他们都将继续投入下一代北斗系统的新征程。