低調(diào)背后的中國自豪

于麗娜

“全球衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)其實(shí)就是航天技術(shù)與原子鐘技術(shù)的聯(lián)姻，衛(wèi)星導(dǎo)航定位精確度主要取決于衛(wèi)星上的原子鐘精度。某種意義上講，當(dāng)今高技術(shù)下的局部戰(zhàn)爭(zhēng)，更多地依靠原子鐘，而不是原子彈?！?/p>

2010年初，中國第三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道，隨后，美國太空評(píng)論網(wǎng)刊發(fā)了航天專家泰勒·迪納曼題為《中國的壓力推進(jìn)美國GPS系統(tǒng)升級(jí)》的文章，文章提到，中國北斗的快速發(fā)展已經(jīng)嚴(yán)重威脅了美國GPS的霸主地位。

北斗——一個(gè)稍顯神秘的概念進(jìn)入大眾的視野，在30年默默無聞的研發(fā)中，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)儼然迎來了自己的春天。

傾力北川

2008年5月12日，四川汶川發(fā)生8.0級(jí)特大地震。房屋倒塌，人員死傷嚴(yán)重，基礎(chǔ)設(shè)施損壞、交通中斷、給水中斷、通信中斷。在時(shí)間就是生命，災(zāi)情就是命令的危急時(shí)刻，如何第一時(shí)間了解災(zāi)區(qū)情況等諸多問題撲面而來。

5月13日，一支沒有裝備任何大型救援設(shè)備的神秘部隊(duì)，正沿著馬爾康，黑水，理縣的317國道，一路急進(jìn)汶川，而正是這支隊(duì)伍讓舉國上下焦急的心看到了希望。

事后，我們才從中國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用管理中心獲知詳情，地震發(fā)生后，該中心為救援部隊(duì)緊急配備了1000多臺(tái)“北斗一號(hào)”終端機(jī)，實(shí)現(xiàn)了各點(diǎn)位之間，點(diǎn)位與指揮部之間的直線聯(lián)絡(luò)。

在災(zāi)區(qū)通信沒有完全修復(fù)，信息傳送不暢的情況下，各救援部隊(duì)利用“北斗一號(hào)”及時(shí)準(zhǔn)確地將各種信息發(fā)回。

前面我們疑惑的那支神秘部隊(duì)便是攜帶了“北斗一號(hào)”終端機(jī)，第一個(gè)進(jìn)入汶川重災(zāi)區(qū)的“北斗英雄”小分隊(duì)。

5月14日起，緊急組建的總參抗震救災(zāi)北斗導(dǎo)航應(yīng)急小分隊(duì)急赴成都，深入北川，綿竹等重災(zāi)區(qū)，小分隊(duì)和救援部隊(duì)攜帶的“北斗一號(hào)”終端機(jī)傳回地震災(zāi)區(qū)的最新災(zāi)情和救援情況，為指揮部決策、指揮提供了大量信息。救援部隊(duì)利用北斗用戶機(jī)成功實(shí)現(xiàn)各救災(zāi)點(diǎn)的情況互通和報(bào)告。

“北斗一號(hào)”終端機(jī)在抗震救災(zāi)中起到了關(guān)鍵性作用。北斗終端隨救災(zāi)部隊(duì)進(jìn)入震中地區(qū)，并不斷從前線發(fā)回各類災(zāi)情報(bào)告，為指揮部指揮抗震救災(zāi)提供了重要的信息支援。

2008年12月，在美國帕薩迪納舉行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航國際委員會(huì)(ICO)年會(huì)上，中國代表介紹了北斗導(dǎo)航在抗震救災(zāi)中成功應(yīng)用的情況，受到了與會(huì)代表、專家的贊賞和關(guān)注。

北斗系統(tǒng)承受住了考驗(yàn)。不僅在關(guān)鍵時(shí)刻救助了災(zāi)區(qū)同胞，也向世人證明了中國自主的衛(wèi)星定位系統(tǒng)完全可以媲美國際先進(jìn)水平。

緣起北斗

在北川發(fā)揮了巨大作用的北斗系統(tǒng)始終低調(diào)而神秘。

其實(shí)早在1983年，中國已放著名“兩彈一星”科學(xué)家陳芳允院士便提出利用地球同步衛(wèi)星建立中國自主的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的設(shè)想。

當(dāng)時(shí)，整個(gè)世界擁有或是在建的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)只有美國后來的“GPS系統(tǒng)”，幾乎呈現(xiàn)一騎絕塵的態(tài)勢(shì)，而衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)大國重要的戰(zhàn)略設(shè)施，衛(wèi)星導(dǎo)航對(duì)維護(hù)國家安全、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和國防建設(shè)具有重要的意義。

“雙星定位系統(tǒng)，完全能做成，在科學(xué)上是靠得住、行得通的?！痹倍沸l(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師陳芳允院士給中國的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)發(fā)展，指明了道路。

2010年1月17日0時(shí)12分，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號(hào)丙”運(yùn)載火箭，成功將第三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，這標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程建設(shè)又邁出重要一步，也標(biāo)志著中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入快車道。

中國正在實(shí)施北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(COMPASS)建設(shè)工作，規(guī)劃相繼發(fā)射5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

此前，已成功發(fā)射了兩顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，這一顆衛(wèi)星為靜止軌道衛(wèi)星。按照建設(shè)規(guī)劃，2012年左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將首先提供覆蓋亞太地區(qū)的導(dǎo)航、授時(shí)和短報(bào)文通信等功能服務(wù)，該服務(wù)將延伸至系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的其他國家。2020年前，建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)集衛(wèi)星導(dǎo)航定位、報(bào)文通信、高精度授時(shí)三大功能與一體，不僅能解決“我在哪”的定位問題和“你在哪”的感知問題，還能高效快捷地實(shí)現(xiàn)“我”和“你”之間的信息傳遞。這是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的特有功能，是實(shí)踐中用得最多最好，最受歡迎的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)。

剛剛榮獲2009年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的中國科學(xué)院院士、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程總設(shè)計(jì)師孫家棟表示：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用，只有想不到?jīng)]有做不到的。

其實(shí)早在2001年12月，建成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)后，中國就已經(jīng)成為繼美國、俄羅斯之后世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。自2003年，系統(tǒng)正式開通并提供服務(wù)到現(xiàn)在，7年多來，北斗系統(tǒng)在已成功應(yīng)用于測(cè)繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和國家安全等諸多領(lǐng)域。

一波三折

作為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主要功能之一，高精度授時(shí)也歷經(jīng)了近30年的發(fā)展。

中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用管理中心柳其許總工程師認(rèn)為：“全球衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)其實(shí)是航天技術(shù)與原子鐘技術(shù)的聯(lián)姻，表達(dá)了時(shí)間和空間的統(tǒng)一，衛(wèi)星導(dǎo)航定位精確度主要取決于原子鐘精度。某種意義講，未來高技術(shù)條件下的局部戰(zhàn)爭(zhēng)。更多的依靠原子鐘，而不是原子彈?！?/p>

原子鐘是時(shí)間頻率技術(shù)的核心裝備，人類精確使用和掌握時(shí)間正是利用原子鐘。原子鐘利用圍繞在原予核周圍不同電子層的能量差，釋放出的能量產(chǎn)生共振頻率，以共振頻率為節(jié)拍器來測(cè)定時(shí)間?！把芯恐袊约旱脑隅?，建設(shè)自主的時(shí)間頻率體系”，面對(duì)困難，國人堅(jiān)定的發(fā)出自己的聲音。

遙想當(dāng)初，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在中國是一窮二白，要迅速發(fā)展起來談何容易，更何況原子鐘。當(dāng)時(shí)國家正處于國防事業(yè)建設(shè)熱潮中，領(lǐng)導(dǎo)人意識(shí)到要確保國家真正的安全就要有自己的原子鐘。

作為最早研究原子鐘的科學(xué)家之一，原北大常務(wù)副校長王義道教授回憶說：“1969年，周恩來總理專門召集搞原子鐘的人在一起吃飯，后來還開過一次專門的原子鐘會(huì)議，這些都充分說明了國家的重視?！?/p>

在收到國家自主研發(fā)原子鐘的指示后，全國幾家研究單位同時(shí)啟動(dòng)了研究。王義道教授說：“北大在接到這個(gè)任務(wù)后，與當(dāng)時(shí)的國防科委一起合作研究出了國家第一臺(tái)銫束原子鐘?！闭怯捎趪业闹匾暋Ｔ隅姷难邪l(fā)成了重點(diǎn)，在短短的十年時(shí)間里，中國已經(jīng)研制成功了包括：銫束、銣氣室和氫原子鐘等三種類型，在原子鐘研發(fā)領(lǐng)域，中國已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績。

“上世紀(jì)80年代，我們和美國在這個(gè)領(lǐng)域幾乎處于同一水平”王義道教授如是說。原子鐘研究的項(xiàng)目均是耗資不菲且需要連續(xù)性，要不斷更新原子鐘的核心元素才能獲得更為精確的時(shí)間頻率，達(dá)到誤差最

小。而隨著國際形勢(shì)的緩和，國家重點(diǎn)轉(zhuǎn)向經(jīng)濟(jì)建設(shè)，原子鐘的研究開始淡出領(lǐng)導(dǎo)人的視線。

從逐漸淡出到完全停滯，一晃就是20年。而自從停止了原子鐘的研究，中國的高精度授時(shí)設(shè)備，幾乎依靠進(jìn)口，接收的信號(hào)也全是單一的GPS時(shí)間。如果雙邊或是多邊關(guān)系惡化，美國完全可以“用軟刀子殺人”——只要在中國上空屏蔽GPS信號(hào)，包括時(shí)間頻率系統(tǒng)在內(nèi)的中國信息系統(tǒng)就會(huì)大面積癱瘓。由于時(shí)間誤差是積累的，數(shù)字信息高速傳輸系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)等會(huì)因時(shí)間系統(tǒng)癱瘓而報(bào)廢。

王義道教授回憶起原子鐘研究的停止充滿惋惜：“實(shí)際上70年代還是有大量經(jīng)費(fèi)支持。后來就很少了，再后來就基本上沒了，所以我們只能做一些基礎(chǔ)研究。但是我感覺到原子鐘這個(gè)東西既然是一個(gè)非常重要的東西，從國家的軍事力量來看，又是一個(gè)核心。如果我們沒有的話，國家就很難完全的獨(dú)立自主，所以我們還在北大保留了一支隊(duì)伍，這支隊(duì)伍非常困難，在基本上沒有經(jīng)費(fèi)的情況下，我們把它維持下來了?！?/p>

時(shí)間到了世紀(jì)之交，王義道教授帶領(lǐng)著艱難維持下來的研究隊(duì)伍，積極地聯(lián)合其他科學(xué)家向相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)寫信匯報(bào)，希望恢復(fù)對(duì)原子鐘及國家時(shí)頻系統(tǒng)的研究；另外，不忘延續(xù)著僅存的研究成果進(jìn)行著基礎(chǔ)的項(xiàng)目攻關(guān)，以期保存基本的實(shí)力和人才隊(duì)伍。

2000年以來，美國自海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后的一系列軍事行動(dòng)讓世界震驚。讓世界沉思，促使全世界都深刻意識(shí)到非接觸性打擊的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中原子鐘的授時(shí)作用更加重要，在國家相關(guān)機(jī)構(gòu)組織下，新一輪原子鐘研制和國家時(shí)間頻率系統(tǒng)的建設(shè)重新啟動(dòng)。

經(jīng)過幾年的研究，取得了很多成果，王義道教授說：“在這么短的時(shí)間內(nèi)能獲得突破，多虧了當(dāng)時(shí)保存下來的那批科研力量。”

“中國時(shí)間頻率系統(tǒng)建設(shè)和原子鐘研發(fā)工作已進(jìn)入歷史上最好時(shí)期?！敝袊l(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用管理中心趙康寧副主任介紹，“但是，對(duì)建設(shè)一個(gè)自主完善的國家時(shí)間頻率體系來說，這還只是開了一個(gè)好頭?！?/p>

由于國外原子鐘研究，生產(chǎn)已沒有間斷地歷經(jīng)了半個(gè)世紀(jì)，而中國原子鐘事業(yè)自身時(shí)間短，且時(shí)斷時(shí)續(xù)，目前的研究團(tuán)隊(duì)參差不齊，中青年專家太少，加上科技與工業(yè)基礎(chǔ)條件尚不足，原子鐘的研制和國家時(shí)頻系統(tǒng)的建立，距離國際先進(jìn)水平特別是美國還有相當(dāng)?shù)牟罹唷?/p>

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)從20多年前大膽的“雙星定位”設(shè)想，到如今自主研發(fā)成功，再到如火如荼地推廣應(yīng)用，其中蘊(yùn)含了北斗人的汗水和堅(jiān)毅。

“我們寄希望于國家能夠建立原子鐘和國家時(shí)頻體系研究專項(xiàng)。我相信，到2020年我們的原子鐘水平能夠走到世界的最前列?！蓖趿x道教授壯心不已。