【视角】为什么要拼命研发北斗？——心有定数，便不再迷路

在1983年，大韩航空007号航班从纽约起飞后，却离奇迷航至苏联上空。在天色昏暗的情况下，苏军发出射击警告，然而客机并未察觉，最终在即将飞离苏联领空时被导弹击落。这一消息震惊全球，正值冷战紧张时期，美苏两国压抑着愤怒，等待黑匣子的调查结果。调查结果揭示，客机闯入领空是由于地磁导航故障所致。同年，美国总统里根决定将建设中的GPS系统，开放全球民用。普通民众第一次可清晰知道，自己身在星球何处。

两年后，中国负责人卜庆君参加了美国GPS研讨会，然而归国后却满怀忧虑。在研讨会上，美方明确表示，特殊情况下将采取三重措施：降低精度、关闭区域甚至更换通信编码。因不可受制于人，卜庆君意识到中国需要拥有自己的卫星定位系统。于是他拜访了中科院院士陈芳允，商讨中国卫星定位系统。陈芳允是清华的毕业生，在抗战时期曾执教于西南联大，留洋时设计过世界上第一部海用雷达，归国后研发过第一颗卫星。在七十年代，他曾提出过卫星定位"灯塔"计划，但无奈搁浅。美国的GPS定位系统使用四颗卫星进行测距，为了节省成本，陈芳允设计了"两星定位"方案，但由于八十年代国家力量有限，这个计划再次被搁置。卫星定位再次成为关注焦点，已经是在九十年代初。1990年夏天，美国GPS系统的第8颗卫星发射的同一天，海湾战争爆发。多国部队在茫茫沙海中穿行，而伊拉克军队却茫然无措。有伊拉克战俘称："我们从来不敢进沙漠，在那里会把自己丢掉"。由于精确制导导弹的运用，海湾战争中伊军伤亡超过10万人，而美军阵亡仅146人。这一事件彰显了卫星导航系统不仅主宰着战争，也影响着世界的天平。

1993年，中国货轮银河号遭到美方质疑运输违禁化学品，美方关闭了所在海域的GPS信号，导致货轮在印度洋上漂流了33天。

第二年，中国启动了北斗一号系统的建设。九年前的"两星定位"方案成为北斗一号系统的主要方案。项目最初没有卫星，团队从其他两个卫星计划中腾挪出两颗备用卫星。

2000年北斗一号系统建成并投入使用

1995年，卜庆君去哈工大招人时，博士生应聘时都问了两个问题：“待遇多少？能解决住房吗？”当时广州的一家企业正在校招，月薪五千元并提供住房。最终，卜庆君连一名博士生都没招到，只有四、五名本科生愿意前往北京。几经周折后，团队终于初具规模。

科学家们为北斗设计了两个新功能：一个是让迷途中的人可以发120字的短讯求助，另一个是让用户在5秒内获得导航反馈。2000年10月，北斗首颗卫星发射，一个多月后，第二颗北斗卫星也被送入太空，使中国成为继美国和俄罗斯之后第三个建成卫星导航的国家。然而，北斗面临着来自欧盟的挑战。2002年，欧盟发起了"伽利略"卫星计划，当时中国遇到了技术瓶颈，而欧盟又面临研发基金的短缺，于是双方决定联手开发。然而，这段合作关系并未持续太久。到了2006年，中国突然被排除在项目之外，决议不让表态，资料不让浏览，技术不被告知。欧洲媒体称"中国人感到被严重利用甚至是羞辱了"。

中国开始独立研发北斗系统。此时，卫星导航黄金频段已被美俄占去，只剩下一小段频率资源可供利用。国际电联约定：卫星先到者先得，且过期作废。过期期限设在2007年4月17日。2007年4月11日，北斗二号首颗卫星随火箭进入发射架，然而在发射前突然出现故障，团队紧急进行了3天3夜的抢修工作。直到4月14日凌晨4时11分，火箭终于升空，卫星开始进行变轨调整。晚上8时，卫星信号从两万公里外的太空传回，距离频率失效仅剩4小时。现场一片欢腾，那些常年沉默的人，放声哭笑。然而，人们在这次盛大的胜利中没有看到陈芳允的身影。早在2000年北斗一号首星发射前数月，陈芳允因病去世。晚年，他一直住在黄寺大街大院宿舍，家中只有简单的家具和一台不大的电视。他与人交谈时，也总是满口关于卫星的话题。

中国卫星测量、控制技术的奠基人，“两弹一星功勋奖章”获得者 陈芳允院士

自与欧盟成为竞争对手以来，北斗面临了一系列考验，其中第一重考验就是原子钟。在太空定位中，卫星主要用时间来计算空间，而卫星中的原子钟决定了测距的精度。

此前，中国的北斗系统从瑞士引进原子钟，但被要求其精度必须比欧盟伽利略系统所用的低一个数量级。当北斗转向独立研发后，瑞士公司突然终止了合作，中国只能自造原子钟。北斗团队中的科学家们开始了无数个日夜的奋斗。最终，中国成功自研发了原子钟，其误差仅为300万年中的1秒，部分指标已超越GPS和伽利略系统。

中国北斗卫星导航系统工程总设计师 杨长风院士

北斗面临的第二个考验是建设海外地面站。由于地缘政治的原因，中国很难像美国GPS那样在全球范围内建立地面站。因此，北斗团队发明了星间链路，让卫星互联。只要有一颗卫星在中国领空，所有卫星就可以通过它联系到国内地面站。星间链路一个关键技术方案，提出者康成斌，当年只有29岁。北斗科学家将这项技术形容为“让宇宙中的两颗尘埃私聊”。

无数的挑战贯穿了漫长的岁月，但作为人造星辰，北斗还必须应对天空的怒火。在北斗系统中，每颗卫星都有确定的位置和指定的发射窗口。有时会遇到雷雨等恶劣天气，但团队不得不冒险发射。以2011年7月北斗第9颗卫星发射为例，发射前半小时，西昌遭遇电闪雷鸣，时间在惊雷中流逝。在最后的5分钟里，雷电短暂停歇，火箭趁机升空，在升空数十秒后，雷击再度出现。

比惊雷更难捱的还有时间的风浪。北斗一支合作团队曾连续十年出海搜集数据，风浪和茫茫大洋成了他们的常伴。

漫长的时间，总能识别人心。2007年，北斗二号卫星发射后，有一位留学斯坦福的清华博士生高杏欣破解了北斗卫星上的民用编码系统。于是2009年，有论坛发布了"清华女生破解北斗送给美国"的消息，舆论一度沸腾。

几年后，当北斗团队中的80后女科学家徐颖参加科普演讲时提到这个事件时称，事实上清华女生只破译了没有加密的民用编码信号，并无难度，而且2012年中国已公开了民用编码的格式。除了民用编码之外，北斗系统还有军用编码，徐颖说道："如果想要破解军用编码系统，我们建议一个更简单的办法，那就是造一个时空穿越机，穿越到北斗军用编码设计的时候，在旁边偷听好了。"

她的演讲视频一经发布就观看量超过两千万次，被网友称为北斗女神。然而，她并不在意这些赞誉，她说自己只是北斗团队中的普通成员，每天喝着装有枸杞的茶，面对巨大压力时偶尔会购物缓解，偶尔也会感到中年危机。她和团队的成员都只是固守着自己的目标，不再迷路。

在2008年的汶川地震中，震中映秀一度与外界失去联系。经过20多个小时的努力，第一支部队突破死亡线进入映秀，借助北斗发出了该地区传出的第一条百字短讯。之后，指挥部紧急调派了1000多台北斗终端，在救援行动中发送了74万条短讯，字字千金。这是北斗首次登上公众舞台，此后几年间，北斗巡视山河，悄然改变我们的生活。

北斗系统在全国各地扮演着重要的角色。在上海，它记录了所有公交车的轨迹，提供实时到站预报；在伊犁，它精确地引导拖拉机作业，每千米播种作业的偏差不超过2.5厘米；在青海，它守护着藏羚羊迁徙路线，见证着藏羚羊穿越长夜昏晓，穿越无人区域。而在东南沿海，当地的渔民们有一句歌谣：“出海一拜妈祖，二拜北斗。”这些渔民放弃了传统的GPS系统，因为在大海上只知道经纬度并没有太大意义。相比之下，他们选择使用北斗系统，以便在遇到危险时能相互预警。这只是一个开始，后来北斗系统用于标绘武汉火神山医院，对珠穆朗玛峰进行遥感重测，并帮助监管部门找回了屡次失踪的獐子岛扇贝。徐颖说道，北斗系统就像水、电和公路一样，是国家基础设施的一部分。她说："北斗应用只受想象力的限制。"

北斗巡天的梦想已经成为现实。北斗系统已经拥有7亿终端用户，在130个国家成为默认的导航系统。在泰国，超过2000万辆摩托车依靠北斗定位进行管理。

到2020年6月23日，北斗系统最后一颗组网卫星被发射，这颗卫星被昵称为"吉星"。整个过程耗时26年，投入超过120亿美元，共计59颗人造卫星被送入苍穹。

2020年6月23日 北斗三号全球卫星导航系统建成

北斗的研发过程中，参与其中的人数超过30万，目前的团队以80后和90后为主，平均年龄为31岁。这群科学家们少言寡语，穿越了三个时代，目睹了无数的变迁和故事，然而他们的信念始终如一。北斗发射完成后，媒体采访团队工程师，他冷静陈述，但说着说着，无声流泪：有些事情，总要有人做，就是沉默地做，哪怕看不到尽头，也要坚持做下去。

这个时代，变化的故事已经太多，但令人尊敬的，终究是不变的故事。无数个仲夏夜，一代代幼童仰望星空，第一次分辨银河，第一次看到北斗。星星的故事诡秘神奇，唯有北斗，关乎的是实用的生存。 他们的人生前路，迷宫连环无尽，而走出迷宫，终须不变的方向。

来源：武汉武大科技园