2023年5月17日10時49分,由航天科技集團五院(以下簡稱五院)抓總研制的第五十六顆北斗導航衛星搭乘長征三號乙運載火箭,在西昌衛星發射中心成功發射。該衛星屬地球靜止軌道衛星,是我國北斗三號工程的首顆備份衛星。入軌并完成在軌測試后,將接入北斗衛星導航系統。此次發射是北斗三號工程高密度組網之后,時隔3年的首發任務。
第五十六顆北斗導航衛星將運行在地球靜止軌道(GEO),是2020年我國北斗三號全球組網以來發射的首顆也是唯一一顆高軌備份衛星。“名為備份星,實為主力軍。”這顆衛星在“入列”之時即會發揮作用,將有效擴大短報文服務區域,提高精密單點定位能力,肩負起提升系統服務連續性和健壯性的重任,支撐系統穩定運行。
2020年7月31日,習近平總書記宣布:“北斗三號全球衛星導航系統正式建成開通!”當時,北斗團隊剛剛打贏了一場“千日之戰”,以平均每月1顆的速度將30顆北斗三號組網衛星送入太空。那之后,研制隊伍沉下心來,持續苦練內功,一路披荊斬棘,在勇于創新中不斷取得新突破,同時認真做好北斗備份星研制工作。一千多個日日夜夜之后,他們再次進駐發射場,再創屬于中國北斗的榮耀時刻。
此次發射任務取得圓滿成功,標志著中國北斗在新時代新征程上走出了新的堅實一步,拉開了中國導航事業發展新階段的序幕。
承繼“五大”本領,實現功能更優
2009年,北斗三號工程立項,我國開始建設中國人自己的全球衛星導航系統。與國外衛星導航系統不同,我國的北斗三號系統采用混合星座模式,由MEO衛星(地球中圓軌道衛星)、IGSO衛星(傾斜地球同步軌道衛星)、GEO衛星(地球靜止軌道衛星)三種不同軌道的衛星組成。
在自主創新、開放融合、萬眾一心、追求卓越的實踐中,研制隊伍解決了制約高質量、高水平導航系統建設的核心技術問題,破解了全球布站難題,實現了部組件和核心元器件100%國產化自主可控目標,確保了我國自主導航定位系統的先進性和安全性。2017年11月5日,北斗三號首批組網星發射入軌,中國北斗進入全球組網時代。2020年6月23日,隨著北斗衛星導航系統第55顆衛星順利入軌,北斗三號系統正式完成“3GEO+3IGSO+24MEO”顆衛星組成的混合星座建設,提前半年完成組網任務。2020年7月31日,北斗三號全球衛星導航系統正式開通,面向全世界提供服務。
此次發射的第五十六顆北斗導航衛星作為一顆GEO衛星,繼承了前序GEO衛星“力大本領強”的鮮明特點。系統中,GEO衛星雖然數量不多,但承擔著“為北斗導航系統的技術指標提升提供增強服務”的重任。因此,第五十六顆北斗導航衛星具有北斗三號系統最鮮明的特色,即具備無線電導航、無線電測定、精密單點定位、星基增強、站間時間同步和定位五大本領,可為我國及周邊地區用戶提供導航及增強服務。
與此同時,研制團隊針對任務需求,結合載荷國產化研制能力的精進,在這顆衛星上進行了部分單機的升級換代,著力提升星上硬件能力,顯著增強導航信號功率與信息速率,進一步提高上行注入連續性和穩定性,將為用戶帶來更快、更精準、更穩定的定位服務體驗。正如五院北斗三號衛星總體主任設計師馮文婧所說:“隨著衛星‘上天’,北斗系統區域短報文服務將如同從‘三通道’拓展為‘四通道’,系統容量和服務性能大幅提升。”
2022年發布的《新時代的中國北斗》白皮書指出,新時代的中國北斗以更好服務全球、造福人類為宗旨,將更好滿足經濟社會發展和人民美好生活需要,更好實現共享共贏。此次北斗“新丁”入列,也將通過開展在軌試驗驗證,優化高精度體制設計方案,為新時代北斗導航接續發展奠定更為堅實的基礎,為推動導航發展成果惠及全球貢獻新的力量。
經受“三載”考驗,攻克兩大挑戰
“作為北斗‘鐵軍’,確保任務成功是我們的永恒追求!”
談到此次任務,五院北斗三號衛星副總指揮王東鏗鏘有力地說。
研制立項之初,這顆衛星就被確定為“備份星”,按照工程總體要求,采取“地面備份為主、按需發射入軌”的總體策略。作為“小老弟”,這顆衛星雖然與“哥哥姐姐們”在同一階段生產,但注定要比“哥哥姐姐們”經受更多的考驗和磨練。
自2020年完成全球組網以來,北斗三號全球衛星導航系統始終向全世界提供著高穩定、高可靠、高安全、高質量的時空信息服務。3年來,系統運行穩定,定位導航授時服務質量廣獲全球用戶好評。天上的“在軌星”運行得好,讓研制團隊心里相對心安;而地上的“備份星”不急于發射入軌,卻給研制隊伍帶來了考驗。
按照總體策略,衛星必須時刻在地面待命,只等一聲令下,便要在“兩個月內具備隨時出廠的條件”。發射時間不確定,保障方案就難以確定;在地面長期存貯與天上環境不同,需要識別和應對可能存在的風險隱患。面對這兩大難題,研制隊伍強化憂患意識,杜絕麻痹大意,迎難而上、深化論證,全力確保這顆“新星”可以隨時從“備崗”狀態“轉正決勝”。
由于發射時間不確定,研制隊伍難以在開展存貯之初,就對直至發射的流程計劃有著清晰把握。這種不確定性對設計師們的前瞻謀劃、系統分析和靈活調整能力提出了相當高的要求。為此,研制隊伍對地面存貯薄弱環節和敏感要素進行了深入分析論證,以半年為單位,制定了為滿足不同可能發射時間的多個地面存貯方案。在實施過程之中,堅決落實質量第一要求,推動存貯方案更加科學可控、穩妥可靠。
地面環境與空間環境存在顯著差別。在地面對衛星進行長時間存貯,產品狀態可能受到環境因素的影響。研制隊伍在借鑒其他型號存貯經驗完善方案的同時,充分發揚連續作戰的優良傳統,根據方案規劃和條件分析,合理地開展整星AIT工作。測試團隊結合地面存貯試驗結果,對不同階段存貯對單機、元器件可能造成的影響條分縷析,有針對性地開展項目完備、穩定有序的性能測試。據統計,該星的整星加電測試時間遠超前序衛星,而且在出廠前以更高標準、更嚴要求補做了測試項目。
質量“百煉”成鋼,筑牢成功基石
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堅持質量第一,是五院承擔的北斗三號衛星發射任務實現零缺陷、零故障、零質量問題的一條重要經驗。
在地面存貯階段,研制隊伍高標準、全方位做好質量工作,確保衛星隨時可以“上崗”。4月2日,衛星運抵西昌衛星發射中心廠房,發射場工作全面展開。在隨后的一個多月時間里,發射場試驗隊大力發揚嚴慎細實、精益求精的作風,牢固樹立首飛意識,嚴守質量管控關口,鞏固質量管理基石,并首次在導航衛星領域采用了發射場質量確認系統,全面落實落細質量提升行動各項措施。
“嚴格、規范、精細、謹慎的工作紀律,是北斗試驗隊的鮮明特征。”五院北斗三號衛星副總設計師劉天雄評價道。做實做細“回頭看”,逐條逐項“過篩子”,抓早抓小、防微杜漸,是對北斗團隊抓質量的生動形容。
進駐發射場以來,發射場試驗隊嚴格按照發射場過程質量確認工作的相關要求,結合衛星發射場工作流程,科學制定發射場質量確認策劃和質量專項復查策劃,全面開展衛星發射場“四查雙想三比”和技術風險分析與控制工作。試驗隊統籌發射場質量確認項目,對標集團公司質量確認多項要素,制定質量確認A表、現場記錄B表共百余張。同時,基于質量確認系統線上同步實時開展,確保發射場質量過程受控,確認記錄覆蓋全面、責任到位。
五院北斗三號衛星產品保證人員介紹:“此次任務過程中,我們通過集思廣益、頭腦風暴等手段全程開展‘雙想’工作,梳理得到的近200條‘雙想’項目已經做到了極致。”
除了開展“雙想”并制定控制措施之外,試驗隊還嚴格按照要求進行“四查”和“三比”工作,切實做到眼見為實、不留任何疑點,有效保證衛星質量穩定可靠、發射后在軌穩定運行。
淬礪“千日”升華,高揚精神旗幟
波瀾壯闊的北斗導航系統建設,被譽為“五個千萬工程”,即調動千軍萬馬、歷盡千難萬險、經過千辛萬苦、走進千家萬戶、造福千秋萬代。而從北斗三號立項到今天,也走過了將近五千個日日夜夜。
從2009年到2012年,第1個“千日”,北斗團隊一方面推進北斗二號建設,另一方面開展北斗三號立項與研制工作。從2012年到2017年,第2個和第3個“千日”,北斗團隊繼續完善北斗二號系統,腳踏實地推進北斗三號衛星研制、試驗各項工作,攻克一系列難關,取得一大批具有自主知識產權的衛星導航系統關鍵技術成果。
從2017年到2020年,第4個“千日”,北斗團隊大干苦干,用18次發射將30顆北斗三號衛星送入太空。兩次發射的間隔最短只有十幾天。談到當時的狀態,五院北斗三號工程副總師、衛星系統首席設計師謝軍形容:“我們是以跑百米的速度在跑馬拉松。”2019年9月,這只隊伍獲得“最美奮斗者”殊榮。2020年7月31日,習近平總書記出席北斗三號全球衛星導航系統建成暨開通儀式,親自宣布系統建成開通,并參觀北斗系統建設發展成果展覽。黨中央、國務院、中央軍委發出賀電,提出了“自主創新、開放融合、萬眾一心、追求卓越”的新時代北斗精神。習近平總書記要求“傳承好、弘揚好”新時代北斗精神。
從2020年到2023年,第5個“千日”。北斗團隊牢記囑托,大力弘揚新時代北斗精神,質樸、務實、較真、主動地開展工作、推進創新。其中在2020年8月,五院把握國家戰略需要和領域發展需要,實施了宇航總體單位重組改革,成立通信與導航衛星總體部。組織牽引,體制保證,有力推動衛星通信與衛星導航實現融合發展。
面向未來,我們堅持自主創新,勇敢攀登科技高峰。為進一步提升系統服務水平,更好服務經濟社會發展,在部組件和核心器部件100%國產化的堅實基礎之上,發揚敢闖敢試創新精神,聚焦并發力核心單機性能提升。同時,為建設“更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系”,運用前沿技術交叉創新、多種手段聚能增效、多源信息融合共享,守“實現科技高水平自立自強”之正,創“更精、更強、更廣、更智”之新。
面向需求,我們堅持開放融合,著力提升服務質量。堅持目標導向、問題導向、發展導向相結合,以實際需求和運行效能為指針,著力破解系統應用過程中的矛盾問題,于硬件、軟件同向發力,為全球廣大用戶提供更為優質、更為兼容的導航服務。
面向使命,我們堅持萬眾一心,共同擘畫發展藍圖。借鑒運用通信衛星研制團隊在高軌GEO衛星領域及質量控制的豐富經驗,在試驗中綜合考量通信衛星和導航衛星的技術特點,靈活運用“十新”分析手段,確保這顆北斗導航衛星測試環節完備、結果可靠;廣泛調動力量,積極促成對北斗導航衛星首次使用新型空中運載平臺開展運輸及首次執行質量確認制等工作。
面向尖端,我們堅持追求卓越,全力謀劃對標一流。基于國情、立足自身,全盤把握工程建設目標的建用效果,充分把握國際衛星導航領域發展最新動態,篤定“要做就做最好”的志向,瞄定工程技術卓越、運行服務卓越等目標執著發力,讓“中國北斗”這一品牌磨礪得更加鮮亮。
今天不僅是第五十六顆北斗導航衛星成功發射的日子,也是毛澤東同志發出“我們也要搞人造衛星”偉大號召65周年的日子。半個多世紀以來,黨領導人民踏上了逐夢太空的漫漫征途,為探索浩瀚宇宙、發展航天事業、建設航天強國進行了艱苦卓絕的不懈奮斗。
今年也是習近平總書記提出“航天夢”十周年。進入新時代以來,我們在黨的堅強領導下,在全國人民的大力支持下,取得一系列突破性進展、標志性成就。此次第五十六顆北斗導航衛星發射成功,不僅為衛星導航這一重大成果增添了新成就,也推動中國航天在新時代新征程上邁出了新步伐。
回顧來時路,中國北斗奮斗不易,建成不易,“上新”不易。五院北斗三號衛星總設計師陳忠貴說:“一個新事物從無到有,從零到一的過程,注定是艱難的,尤其是在技術基礎薄弱,沒有經驗可以借鑒的情況下,可即使這樣,我們還是探索著,披荊斬棘闖出一條路。”
踏上新征程,北斗團隊夢想激越,踔厲奮發,勇毅前行。
“北斗人絕不會止步不前,我們一定不辜負全國人民的期望,為實現中華民族航天強國夢作出更大的貢獻!”
這是五院北斗三號衛星總指揮遲軍的發言,也是北斗團隊共同的心聲。