謝軍：中國(guó)北斗，星燦世界

江川

“牛氣沖天”是很多人對(duì)2021辛丑牛年的祝福。這句祝福用在謝軍身上再合適不過。從2月11日到2月17日，短短一周時(shí)間內(nèi)，謝軍接連迎來人生中的兩次高光時(shí)刻：2月11日，謝軍在央視春晚《向祖國(guó)報(bào)告》特別節(jié)目中，向全國(guó)人民鄭重宣布北斗三號(hào)衛(wèi)星已實(shí)現(xiàn)全球組網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)核心器部件國(guó)產(chǎn)化率百分之百！2月17日，謝軍榮獲“感動(dòng)中國(guó)2020年度人物”。

自2004年擔(dān)任北斗導(dǎo)航衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師以來，謝軍先后帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制北斗二號(hào)、北斗三號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)，為中國(guó)北斗走向世界做出了卓越貢獻(xiàn)。尤其是在北斗三號(hào)衛(wèi)星研制過程中，謝軍團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星批量化生產(chǎn)，平均20天就將1顆導(dǎo)航衛(wèi)星送入太空，刷新了中國(guó)航天發(fā)射紀(jì)錄。

三年一騰飛，十年一跨越，中國(guó)北斗，星燦世界。

自主創(chuàng)新，拒絕“卡脖子”

1982年從國(guó)防科技大學(xué)畢業(yè)后，謝軍被分配到中國(guó)航天科技集團(tuán)下屬中國(guó)空間技術(shù)研究院航天五院504所工作，該院是我國(guó)“北斗計(jì)劃”主力，從上世紀(jì)80年代起就一直擔(dān)負(fù)著北斗衛(wèi)星系統(tǒng)和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作。從進(jìn)入五院504所的第一天起，謝軍就與北斗結(jié)緣。

在2004年擔(dān)任北斗二號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師之前，謝軍在504所工作了22年。期間參與了東方紅二號(hào)通信衛(wèi)星、風(fēng)云二號(hào)氣象衛(wèi)星、海洋二號(hào)衛(wèi)星等國(guó)家重大航天工程。這22年的工作積累，為他日后帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難、開創(chuàng)紀(jì)錄打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2004年，謝軍臨危受命，在北斗二號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師的崗位上走馬上任，但是等待他的卻是一個(gè)個(gè)棘手難題。

北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)跟北斗一號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不是同一量級(jí)，首先服務(wù)的范圍不同，北斗二號(hào)要服務(wù)整個(gè)亞太地區(qū)，北斗一號(hào)只服務(wù)中國(guó);其次，發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量不同，北斗二號(hào)需要發(fā)射14顆衛(wèi)星，北斗一號(hào)只發(fā)射了3顆衛(wèi)星;再次，北斗二號(hào)發(fā)射的每顆衛(wèi)星其技術(shù)難度也比北斗一號(hào)衛(wèi)星大很多，尤其星載原子鐘更是難啃的“硬骨頭”。

原子鐘有“導(dǎo)航衛(wèi)星的心臟”之稱，一直以來，中國(guó)都是依賴進(jìn)口。中國(guó)曾提出與歐洲開展技術(shù)合作，但卻遭到拒絕?！翱ú弊印眴栴}何時(shí)能得到解決？成為謝軍上任后思考最多的問題。2006年，由于進(jìn)口原子鐘無法按時(shí)供貨，致使北斗二號(hào)建設(shè)工程差點(diǎn)夭折。這件事深深地刺痛了謝軍。

痛定思痛。謝軍深刻認(rèn)識(shí)到，作為一個(gè)航天大國(guó)，中國(guó)必須要有自己安全獨(dú)立的時(shí)頻基準(zhǔn)系統(tǒng)。像北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)這樣非常重要的國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施，關(guān)鍵產(chǎn)品、關(guān)鍵技術(shù)如果不掌握在自己手里，就像沙漠里的高樓大廈，沒有基礎(chǔ)是不牢靠的。

自那以后，謝軍帶領(lǐng)國(guó)內(nèi)數(shù)家科研院所研究員集中攻克技術(shù)難題，只用了短短一年多的時(shí)間就實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，成功研制出中國(guó)自己的星載銣原子鐘，并在此基礎(chǔ)上反復(fù)打磨精度，使銣原子鐘的天穩(wěn)定度達(dá)到10-14量級(jí)，授時(shí)精度達(dá)到50納秒，這個(gè)精度300萬年只有1秒誤差。

當(dāng)自主研制的銣原子鐘大功告成的同時(shí)，距離2007年4月17日北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的最后期限只有幾個(gè)月時(shí)間。時(shí)間緊迫是擺在謝軍面前的另一道坎。根據(jù)國(guó)際電聯(lián)規(guī)定，導(dǎo)航衛(wèi)星的頻率資源和軌道位置資源自申請(qǐng)日起時(shí)限為7年，超時(shí)不用自動(dòng)作廢。

為了趕在期限前發(fā)射成功，保住申報(bào)的頻率資源，謝軍帶領(lǐng)北斗二號(hào)研制團(tuán)隊(duì)全力以赴，夜以繼日。他每天的工作時(shí)間超過16小時(shí)！“那時(shí)候大家只有一個(gè)信念：把衛(wèi)星打上太空?！?/p>

2007年4月14日凌晨，北斗二號(hào)系統(tǒng)第一顆中圓軌道試驗(yàn)衛(wèi)星被成功送入太空。4月16日晚10時(shí)，衛(wèi)星成功將信號(hào)發(fā)送回地面。此時(shí)距離最后期限僅剩2個(gè)小時(shí)。

技術(shù)突破，全面國(guó)產(chǎn)化

在北斗二號(hào)系統(tǒng)穩(wěn)定建設(shè)的同時(shí)，2009年中國(guó)北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式立項(xiàng)。與北斗二號(hào)系統(tǒng)覆蓋亞太地區(qū)不同，北斗三號(hào)系統(tǒng)的目標(biāo)是覆蓋全球。這無疑對(duì)謝軍團(tuán)隊(duì)提出了更高的要求。

定位精度仍是首要問題。謝軍在接受媒體采訪時(shí)談到，曾有一臺(tái)星上設(shè)備，在測(cè)試過程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)一納秒的跳動(dòng)。一納秒是什么概念？一納秒是十的負(fù)九次方秒。也就是說，這個(gè)設(shè)備如果每天變化一納秒，三百萬年之后才會(huì)變化一秒。但對(duì)于高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)來說，這是無法容忍的?！斑@一納秒變化可能會(huì)導(dǎo)致定位精度從10米變成20米甚至30米，整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)將大打折扣?！?p>

作為北斗三號(hào)衛(wèi)星首席總設(shè)計(jì)師，謝軍再次帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)了星間鏈路，以此實(shí)現(xiàn)星和星之間的精密測(cè)量，信息傳輸，控制指令的傳送?！氨倍啡?hào)采用星間鏈路以后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)服務(wù)精度的提升貢獻(xiàn)非常大，我們現(xiàn)在可以達(dá)到優(yōu)于2米的水平?！?/p>

定位精度值提升了，但是衛(wèi)星的壽命是有限的，如果北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不能迅速打入空間、快速完成組網(wǎng)，衛(wèi)星的價(jià)值就無法實(shí)現(xiàn)。如何破解這個(gè)難題？謝軍認(rèn)為，唯有批量化生產(chǎn)，不斷更新?lián)Q代產(chǎn)品，才能保障長(zhǎng)期穩(wěn)定地為用戶提供服務(wù)。

批量化生產(chǎn)衛(wèi)星，這在以前想都不敢想。我國(guó)第一、第二顆“北斗一號(hào)”衛(wèi)星分別于2000年10月31日和12月21日發(fā)射升空。第三顆“北斗一號(hào)”導(dǎo)航定位衛(wèi)星于2003年5月25日發(fā)射升空。此后基本上是隔幾年時(shí)間才發(fā)射一顆。到2017年，我國(guó)共有23顆北斗衛(wèi)星發(fā)射成功。而到2020年，中國(guó)成功發(fā)射55顆北斗衛(wèi)星。也就是說，從2017年到2020年這3年間，就有32顆衛(wèi)星發(fā)射升空，“中國(guó)速度”令世界震驚。

支撐“中國(guó)速度”的是謝軍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)的批量化生產(chǎn)模式。“我們引入流水線作業(yè)模式，就像生產(chǎn)車輛一樣，每一個(gè)作業(yè)點(diǎn)都有相應(yīng)的生產(chǎn)工序?！敝x軍舉例說，“在衛(wèi)星熱管生產(chǎn)中，下午4點(diǎn)設(shè)計(jì)圖紙，2小時(shí)后工藝圖紙就完成曬圖并下發(fā)到車間，當(dāng)天晚上就開始正式生產(chǎn)，以前需要20多天的生產(chǎn)周期，現(xiàn)在只要10天左右就能完成。”

依托批量化生產(chǎn)模式，在北斗三號(hào)衛(wèi)星研制過程中，謝軍團(tuán)隊(duì)僅用1年零14天的時(shí)間，就將19顆導(dǎo)航衛(wèi)星送入太空，刷新了中國(guó)航天發(fā)射紀(jì)錄。

除了速度之外，更令國(guó)人自豪的是國(guó)產(chǎn)化率。北斗三號(hào)衛(wèi)星上所有的單機(jī)產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化率已從80%提高到了100%。這使得中國(guó)成為繼美國(guó)、俄羅斯之后，世界上第三個(gè)擁有全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。