探秘中国北斗导航卫星:最高机密到民用历时20年

2011年06月20日13:48 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号:T|T
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2010年12月17日,第7颗北斗导航卫星发射前的星箭对接。12月18日,第7颗北斗导航卫星成功进入太空。

北斗前传

从北京北三环一个普通招待所三楼那个简陋狭小的“游击队”办公室,到今日浩瀚宇宙中七颗北斗导航卫星,北斗计划见证了中国航天事业的理想与挫折,艰辛与荣耀

本刊记者/杨时

71岁的卜庆君有一个半旧的本子。他小心翼翼地翻开,拿出夹着的一页报纸,“你看看这是不是美国和中国谈判的那一篇?”如果不戴眼镜,年逾古稀的卜庆君没办法看清报纸上的文字,但是凭借着剪报的形状,他依旧记得上面的内容。

这些剪报都是关于北斗导航卫星的报道,从新卫星发射成功到中美谈判,他都一一剪下,珍藏起来。

四分之一个世纪之前,中国的科学家开始研制中国自己的卫星导航系统。后来,这个由中国自主研发的导航系统被命名为“北斗”。这一计划从最初的“最高机密”,直到如今逐步推广为民用,已经走过了20多年。曾经的主力科学家已经成为白发苍苍的院士,北斗系统的理论创始人也已经故去。

在这20多年中,卜庆君从中国人民解放军一位参谋成长为总参谋部测绘局局长,再成为现在的退休老人。作为项目创始人之一,他对于20多年前的事情记忆犹新。

1985年,卜庆君受邀参加了在华盛顿举办的“GPS全球定位系统国际运用研讨会”。

“那个会议是在1985年的4月15日到18日。”尽管已经过去二十多年,卜庆君依然清楚记得具体日期。出发之前,学天文大地专业的卜庆君已经了解GPS的功用和发展情况。但是,外国专家在会议上的发言却让卜庆君提高了警惕。

美国的GPS系统诞生于1973年,由美国国防部组织研发。在那次研讨会上,除了介绍GPS的前景和用途,美国军方告诉与会者,GPS的编码分为军用和民用两种。在特殊情况下,为了保证国家安全,军方会采取三种措施应对紧急状况:第一,降低对方的导航精度;第二,随时变换编码;第三,进行区域性管理。也就是说,通过以上三种方式,美国军方可以限制国内外用户对GPS的使用。

“这些都是在会议上公开说的。我了解这些之后,就觉得如果我们依靠这个,那我们不是要受制于人吗。”卜庆君对《中国开云网页版-开云(中国)官方在线登录周刊》记者回忆。

根据掌握的情况,卜庆君撰写了一份报告,其中写道,“对于GPS的发展和应用要跟踪研究,与此同时要发展中国自己的卫星导航系统。”

但这只是一个梦想,具体怎样开展研究,毫无头绪。

就在同一个月,卜庆君受邀参加了另外一个学术研讨会。中国科学家陈芳允在会议上作了一个在当时听来十分新颖的演讲——“利用两颗卫星就可以解决地面定位问题”,后来被归纳为“双星定位”。卜庆君在会场里坐着,突然意识到这似乎可以用来开展中国导航系统的研究。他找到时任国防科工委副主任沈荣骏,讲述了自己的想法。两人一拍即合。

得到鼓励的卜庆君直接去往陈芳允家里。在说明自己的来意之后,陈芳允告诉他,“其实我们自己已经研究了两年。”作为著名的电子学专家,陈芳允和其他同事两年来的研究成为了日后“北斗计划”的奠基理论。

在初次沟通之后,陈芳允开始为卜庆君介绍对此理论有所研究的科学家。他们在北京黄寺附近的一家宾馆组织了一次理论说明会。“大家都觉得可以,我们就决定开始筹备可行性论证。”卜庆君说。

第二年3月,卜庆君起草报告请求国家启动双星定位系统的研究。一个月后,由国家主管部门召开了可行性论证会。“参加会议的人还真不少。铁道部、电信局、交通部、林业局都去了。”卜庆君语气一转,“但是,支持的很少,还是泼冷水的多。”

人们提出了三个质疑:第一,既然有GPS,为什么我们还要搞这个双星定位?第二,我们的技术水平能否达到?第三,我们有没有这个经济实力?

“大家说的确实都是现实问题。从这开始到后来的很多次讨论,都有不同意见。现在回头想想,我很感谢这些意见,让我们必须很谨慎。”卜庆君说。

与会者的质疑并非没有道理。美国GPS系统自1973年开始研发,已经耗费上百亿美金,并且承诺向全球提供服务。而此时的中国,走出文革尚不足十年,国民经济仍在困顿之中,人力物力奇缺。

会议进行了热烈甚至是激烈的讨论、争辩,最终,众人从国家战略和特殊时期国家安全的角度,认识到自主研发导航系统的重要性,以及卫星测量手段对国防建设、科研建设的重要意义。很快,参与研发的团队列出了17项重大原始试验专项。

在这之后,从1986年直至1994年的八年时间里,这些科学家一直埋头于理论的推演和专项实验。

卫星对于大多数普通人来说充满神秘。

“其实卫星就相当于以前打仗时候的消息树。在一个高地上种棵树,有日本鬼子来了,人们就把那棵树拽倒,另外一边的人就都能看见了。”北斗导航系统工程总师、被誉为中国“卫星之父”的科学家孙家栋对《中国开云网页版-开云(中国)官方在线登录周刊》记者说,“这就是信息传递。卫星另外还有两个功能,即信息获取和导航。”

卫星导航是这些用途中最为复杂的问题。根据科学家的计算,如果围绕着地球发射24颗卫星,形成三个不同的轨道面,编织成一个网络,那么无论何时何地,人们都能同时看到四颗星。美国GPS系统的研发就是依据这个原理。

而与此不同,中国科学家陈芳允所提出的双星定位,是只用两颗卫星即可完成最基本的定位功能。“这是根据中国自己的需求和经济实力设定的,”孙家栋说,“当时的中国刚刚改革开放,经济实力不够。而且,当时也不需要设计出针对全球的系统。”

于是,科学家们开始致力于研究只用于中国本土的卫星导航系统。自从1986年的会议上人们达成一致之后,导航项目的研究就开始各自向不同部门申请科研经费。然而,北斗计划的正式立项,一直等到1994年。

1994年,所有的前期论证工作基本完成,专家团开始撰写立项申请。因为测量就是定位方向,这个中国的导航计划被命名为“北斗”。

立项工作并非一帆风顺。

遇到的第一个阻力,是从研发之初就困扰着科学家们的经费问题。1995年,有关部门向国务院汇报北斗计划。国务院当时对此计划作出了批示。“批示说,这个计划很重要,但也说钱可能没那么多,是不是可以考虑先搞预研。”卜庆君对《中国开云网页版-开云(中国)官方在线登录周刊》记者回忆。

所谓预研,是指国家划拨少量款项进行尝试性预先研究工作,而并不能提供充裕资金保证项目的完成。

得知这一指示后,卜庆君坐不住了。当天晚上,他给国家主管部门领导打了一个电话。在电话里,他恳切地说,“咱们可不能再搞预研,这个项目已经走到这一步了,如果搞预研就等于把这个项目毁了。”

王统业这位领导在电话里劝他不要着急。两天之后的领导例会上,他将卜庆君在电话里的想法说给大家,大家商议之后觉得还是应该尽力申请正式立项。

彼时,中国另外两个卫星计划已经确定,两个计划分别有一颗备份星指标。经过商议,大家决定将前两个计划的备份星指标分给北斗计划使用。“我们和两个卫星计划团队多次商议,如果你们打(卫星)成功了,备份星就不需要了。打不成,你们还得继续找问题呀。所以,就先给我们用好了。”中国卫星导航的开拓者和奠基人之一、北斗计划工程副总师谭述森笑着对《中国开云网页版-开云(中国)官方在线登录周刊》记者回忆说。

这样的腾挪就使得北斗计划的最初立项不再需要单独划拨资金,这个新生的卫星导航计划终于得以正式立项。此时,美国的GPS系统已经走过快二十年,整体系统已经完成布网,正式开始向全球提供服务。而俄罗斯自己研制的格洛纳斯导航系统已在建设当中。

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