科技推動力,,搶占科技制高點,。仰望蒼穹,從北斗七星定向到北斗衛(wèi)星導航,,我們見證了古代人類智慧與現(xiàn)代科技力量的完美融合,。根據(jù)去年底發(fā)布的《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)2035年前發(fā)展規(guī)劃》,2025年我國將完成下一代北斗系統(tǒng)關鍵技術攻關,,2035年完成下一代北斗系統(tǒng)建設,。新的一年,科研團隊究竟在進行哪些核心技術攻關,,下一代北斗系統(tǒng)又將擁有哪些新的硬核本領呢,?
在中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院,記者看到,,科研人員正在對去年剛剛發(fā)射組網的北斗三號的兩顆收官星進行在軌監(jiān)測,。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)總體主任設計師李紹前:現(xiàn)在這兩顆星,,我們是剛剛完成了衛(wèi)星的在軌測試,現(xiàn)在星上所有設備的狀態(tài)還有指標都是很好的,。
北斗三號衛(wèi)星星座由中圓地球軌道衛(wèi)星,、地球靜止軌道衛(wèi)星和傾斜地球同步軌道衛(wèi)星三種組成。最新發(fā)射的兩顆北斗三號收官星屬于中圓地球軌道衛(wèi)星,,入網工作后,,將進一步提升北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)可靠性及定位導航授時、全球短報文通信等服務性能,,在支撐北斗系統(tǒng)穩(wěn)定運行和北斗規(guī)模應用的同時,,將為下一代北斗導航衛(wèi)星技術升級進行相關試驗。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)副總指揮科研管理部部長沈苑:下一代星間的互聯(lián)互通是我們北斗系統(tǒng)要持續(xù)去增強的一個能力,。另外星上的時頻,也是我們最核心的一個制高點技術,,所以我們要在這兩方面來進行相關驗證的工作,。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設計師林寶軍:現(xiàn)在正在測我們更高精度的原子鐘,目前看效果還不錯,新型的原子鐘在天上已經鎖定了,,我們已經當主鐘在用了,。整個新型的星間鏈路現(xiàn)在也已經建鏈了,正在按部就緒地做,,做好了之后可以為北斗四號作基礎,。
突破關鍵核心技術讓北斗閃耀蒼穹
北斗系統(tǒng)是我國迄今為止建設的規(guī)模最大、覆蓋范圍最廣,、服務性能要求最高,、與百姓生活關聯(lián)最緊密的巨型復雜航天系統(tǒng),也是全國400多家單位,、30多萬名科研人員集智攻關的重大成果,。數(shù)十年來,時間頻率系統(tǒng),、星間鏈路技術,、航天處理器等一項項關鍵核心技術的突破,一個個科技制高點的搶占,,讓北斗系統(tǒng)閃耀蒼穹,,并真正走進我們的生產生活。
時間頻率系統(tǒng)被稱為北斗系統(tǒng)的“心臟”,,為地面運控系統(tǒng)提供基準時頻信號。從北斗一號開始,,中國科學院上海天文臺研制的時間頻率系統(tǒng)一直為北斗系統(tǒng)提供連續(xù),、穩(wěn)定的時間頻率信號,形成了北斗時,。在實驗室里,,記者看到,科研人員正在調試新型的氫原子鐘,,這也是時間頻率系統(tǒng)的核心設備,,其性能指標直接決定著導航系統(tǒng)的定位精度。
中國科學院上海天文臺正高級工程師謝永輝:我們最早研制的是23公斤級的星載氫原子鐘,,早期配置在北斗系統(tǒng)上面,已經連續(xù)運行了接近10年,。后期我們也在研制更小型化的13公斤級的星載氫原子鐘,,就是這臺,它的性能指標基本保持一致,,然后重量大幅壓縮,,然后配備在中軌衛(wèi)星上面就擴展它的應用范疇,。在未來下一代北斗導航上面,我們將會大規(guī)模使用,。
從最開始買其他國家的原子鐘,,到自主研制銣原子鐘,再到更高精度的氫原子鐘,,北斗系統(tǒng)的“心臟”越來越強勁,。林寶軍總師介紹,雖然科研團隊已經在研究比氫原子鐘精度更高的新型原子鐘,,但是第一臺氫原子鐘上天的過程卻還歷歷在目,。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設計師林寶軍:大家說沒上過天,,幾個億的項目,,它是最主要的東西,萬一壞了,,幾個億的東西不就廢了嗎,?為此我們發(fā)明了鐘的無縫切換技術,氫鐘和銣鐘同時工作,,即使氫鐘壞了,,我可以無縫切換到銣鐘,這個無縫切換可以做到20皮秒,,就是說如果氫鐘好使,,時頻系統(tǒng)就可以做到比銣鐘高1~2個量級的精度,即使它不好使可以切到銣鐘,,也可以和現(xiàn)有的導航系統(tǒng)達到同樣的精度,。
航天領域有條不成文規(guī)定,,衛(wèi)星采用新技術的比例一般不超過30%,。然而,這個大膽創(chuàng)新的團隊,,卻讓北斗三號首發(fā)星的新技術超過了70%。此外,,北斗三號研制團隊還在國際上首次實現(xiàn)衛(wèi)星自主診斷,、隔離和修復,新的用戶需求也可在北斗三號衛(wèi)星上直接賦能,;研制團隊首創(chuàng)的星間鏈路技術,,使衛(wèi)星測控覆蓋率從30%提高到100%,即使在地面站不足的情況下,,也能保證全球導航精度,;國產龍芯抗輻照芯片的使用,,則填補了國產航天處理器空白,使核心器部件真正實現(xiàn)自主可控,,讓北斗有了中國芯,。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設計師林寶軍:正是有了這些創(chuàng)新,,我們有了自己的系統(tǒng),,我們再不受制于人。北斗系統(tǒng)已經用到了200多個國家,,現(xiàn)在產值也已經到了5000多個億,,所以說正是在航天高科技上,我們努力去攻關,,搶占制高點,,才有我們今天的北斗。
我國將建設北斗綜合定位導航授時體系
根據(jù)《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)2035年前發(fā)展規(guī)劃》,,未來在確保北斗三號系統(tǒng)穩(wěn)定運行基礎上,,我國將建設技術更先進、功能更強大,、服務更優(yōu)質的下一代北斗系統(tǒng),。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設計師林寶軍:北三首發(fā),,夢為馬,,揚帆啟明;越雄關,,斂態(tài)定制,,再踏新程。
這是北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設計師林寶軍寫的一首詞《滿江紅·北斗三號收官星》,,記錄了北斗三號建設的關鍵節(jié)點,,也梳理了北斗30年的發(fā)展脈絡。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設計師林寶軍:望未來,,泛在又融合,更智能,。我們未來的導航系統(tǒng)要做成什么,?要做成更加泛在、更加融合,、更加智能的PNT(綜合定位導航授時)體系,。
《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)2035年前發(fā)展規(guī)劃》指出,下一代北斗系統(tǒng)將以“精準可信,、隨遇接入,、智能化,、網絡化、柔性化”為代際特征,,提供覆蓋地表開闊空間及近地空間的米級至分米級實時高精度,、高完好的定位導航授時服務。根據(jù)規(guī)劃,,我國將在2025年完成下一代北斗系統(tǒng)關鍵技術攻關,;2027年左右發(fā)射3顆先導試驗衛(wèi)星,開展下一代新技術體制試驗,;2029年左右開始發(fā)射下一代北斗系統(tǒng)組網衛(wèi)星,,2035年完成下一代北斗系統(tǒng)建設。
北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)首席總設計師林寶軍:我們下一代北斗的目標,,其實簡單地說我們就要實現(xiàn)深空、室內和水下的導航問題,。通過這種創(chuàng)新工作,,通過搶占制高點的工作,使我們的人民生活越來越好,,這就是我們的愿望,。
(總臺央視記者帥俊全任梅梅韓文旸)