“做顶流产品,须先突破传统”——访北斗三号系统卫星总设计师林宝军

发布时间:2020-09-24

编者按

在北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式上,习近平总书记铿锵有力地宣布:“北斗三号全球卫星导航系统正式开通!” 参研参建的400多家单位30余万名科研人员合奏了一曲大联合、大团结、大协作的交响曲,孕育了“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”的新时代北斗精神。而参与北斗项目的上海科技系统科研工作者所体现出的新时代北斗精神,也将照亮上海建设全球科创中心之路。

林宝军101

“万众抗疫同舟济,一心相异退群声;追求普惠华夏愿,卓越湛卢献和平。”这是2020年我国最后一颗北斗三号系统导航卫星发射升空后,中科院微小卫星创新研究院副院长、北斗三号系统卫星总设计师林宝军研究员写下的诗句之一。

当2009年林宝军转任北斗三号系统卫星总设计师时,国际舞台上的导航系统有美国的GPS、俄罗斯的格洛纳、欧盟的伽利略,其研发时长均在10年以上,而我国要发展自主导航卫星则面对着国外技术封锁设障、国内专业人才匮乏、适合的空间频率被瓜分殆尽等残酷现实。

面对“中国能不能做自己的导航卫星系统”的疑问,林宝军的回答是:“要做最顶流的产品,须先有敢为人先、突破传统的新思维。”

“坚持创新,就没有跨不过去的坎!”

“上了场就必须要进球,而且必须‘皮实好用’。”林宝军说,没有自主导航系统的中国,就像一个“盲人”:飞机飞不了,汽车开不了,深海气田、深海原油开发不了。尽管刚到微小卫星创新研究院时,交给林宝军的任务是实现北斗“争二保三”,但他在心里默默给自己定下了一个更大目标:要做出能经受住历史考验、与大国气度相当的大国重器!

林宝军上任后即提出了全新的观念:不以权威为标准,而应以事物发展的本质规律为标准。

一直以来,按照传统思路的研发做法是:先调研各国水平,然后找差距,再定位关键技术进行集中攻关。林宝军一针见血地指出,这种方法绝不适用于卫星。他分析认为,一颗卫星的使用寿命是10年左右,等技术攻关出来又需要10年。“等于你用人家现在的末期技术去研发,等到自己的卫星做出来已经是人家20年前的老技术了。”

在研发作为导航卫星“心脏”的星载原子钟时,北斗团队就遇到了这样的难题:这是卫星导航系统的关键技术之一,原子钟的精度直接决定了卫星定位的精度。一来,在技术上,我国与国际先进水平存在的客观差距;二来,在进行新研发时还得规避知识产权风险。是用10年时间去研发攻克难关,还是另辟蹊径?

林宝军拍板:上新技术!“避免去走别人已经走过但没必要走的路。”林宝军说。

可这又遇到了新问题:此前,为确保航天卫星的可靠性,上天卫星使用的八成技术是已充分验证过的老技术。新技术的可靠性如何保证?林宝军又说:“新技术不等于不可靠。只有创新才能解决我们绕不过去的坎。”并进一步指出,“创新技术+成熟工艺+充分地面试验”是一条可行的路径。

终于,北斗星上用上了我国在全球首创的“双氢双铷”星载时频系统。实践也证明,它使卫星的授时精度世界领先。“氢原子钟是新技术,并未经过航天验证;但有成熟的铷原子钟保底,通过时频无缝切换技术,万一氢原子钟出了故障,我们仍能确保卫星正常使用10年。”林宝军自豪地说,别人家的导航卫星,只能让你知道自己在哪儿;我们的北斗,还可以让你告诉你想要告诉的人自己在哪儿。

类似的“独创”还有很多:拥有Ka频段相控阵通信技术,能在7万千米距离内实现厘米级的测量技术,大幅提高卫星轨道测定精度;星间链路实现了一星通、星星通之后,卫星观测值提高了10—30倍,测控覆盖从30%提高到100%;首次采用了基于氮化镓的固态功率放大器,可有效提高信号质量……

“我是总设计师,我负责!”

2015年3月30日,是我国北斗三号卫星系统的首星成功发射的日子,这一天,林宝军倒头大睡了一觉。别人听说后都说:“林总,你的心可真大啊!”林宝军笑着说:“干北斗这事,心得又大又小。”

心大,是林宝军的一种胸怀。在他的身上,人们总能看到一股乐观,好像就没有干不成的事儿。实际上,林宝军提出的每一条新路子,都曾激起千层浪——老方法至少经过几代验证,用新方法一定能成功吗?万一失败了怎么办?要知道,北斗可是一场汇集了全国400多家单位30余万科研人员共同参与的大会战,谁也不愿冒风险做“第一个吃螃蟹的人”。

每当这时,林宝军总是拍着胸脯说:“我是总设计师,无论哪里出了问题,我都负责到底。”

渐渐的,一种化学反应在大体系里发生了。林宝军惊喜地发现,每周的报告会上提出的解决方案逐渐比“疑难杂症”还多了起来。从2013年起就跟着林宝军做双向通信的石碧舟说:“不少同事之间开始暗暗较劲,每听到一个新解决方案,总想着,咦,我怎么没想到呢?”

甚至连备受赞誉的“功能链”设计理念也是由这个团队大胆试出来的:他们将传统卫星设计中相对独立的结构、热控、姿控、星务等十几个分系统“合并同类项”,归为有效载荷、结构热、电子学和姿轨控等4条“功能链”。没想到,经过这么一项看似不经意的操作,竟直接把北斗的“体重”从吨位级降至874.6千克,还几何级降低了能耗和故障率。

在林宝军的带领下,微小卫星创新研究院年轻人自主创新的路子越走越宽。团队共81名成员,平均年龄只有30岁出头,他们以平均3年3个月的时间攻克了美国GPS系统花20年时间才攻克的技术难关。

(文章来源:上海科技报)

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