北斗的成长之路,每一个瞬间都很硬核!

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从20世纪80年代我国开始摸索建设自己的卫星导航系统,到2020年北斗三号系统面向全球提供服务,这30多年的建设历程,在成功的背后,到底经历了多少波折和惊险时刻?


一个罕见的画面

有收看北斗三号收官之星直播的朋友应该都有留意到这样一个画面,星箭分离后,卫星的太阳翼像卫星的两个翅膀一样展开的全过程。北斗一号总设计师范本尧提到,星箭分离以后看到太阳翼展开,这个画面我们也是第一次看到,以前都拍不着。

据了解,太阳翼是卫星的主要部件之一,又叫太阳能帆板,它是卫星上收集太阳能的装置,也就是卫星的能量来源。以往,北斗卫星上的太阳翼都是在火箭与卫星分离30多分钟后才打开。到那时,卫星独自遨游在太空,地面的人根本无法看到太阳翼展开的全过程。 

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图源丨央视新闻

而我国掌握卫星太阳翼展开的技术,要从40多年前说起。彼时中国刚开始改革开放,北斗工程尚未开始立项,我国的卫星事业更时处于在与国际合作中慢慢积累经验的水平。经历了技术封锁以及认识到了技术差距,我国的科研人员增强了追赶世界先进水平的紧迫感。 

从2006年开始做国产化替代研究,2014年在北斗第一次使用。如今,将近40年过去了。在航天科技集团五院所属的529厂,我们开始批量生产国产的卫星太阳翼了。

一次“惊险”的攻关

茫茫太空看似无边无际,但由于人类的技术水平和开发运行成本的限制,适用于卫星导航的轨道和频率资源实际上是有限的。为了规范太空秩序,各国发射导航卫星之前必须向国际电联申请各自的频段。

这时,为建设北斗二号,我国向国际电信联盟申请新的太空频率资源。国际电联规定,各国均有权申请频率资源使用权,但必须在7年有效期内发射导航卫星,并成功接收传回的信号,否则占有频率的权利便自动失效。而2007年4月17日24点,是发射首颗北斗卫星并回传信号的最后期限。

七年的发射倒计时开启,北斗人面临的是艰巨的科研攻关任务:

1.如何解决无法在全球范围内建立地面基站的问题;

2.如何攻克原子钟技术,并实现国产化? 

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其中原子钟的问题非常重要。国产原子钟在真空状态下能不能正常工作?如何保证它的稳定性?都需要经过反复实验。距离频率失效的最后期限越来越近,时间紧迫,当年测试环节自动化水平还很低,测试人员必须连轴转,需要不眠不休地紧盯着相关的数据进行人工记录。 

2007年4月8日,随着包括铷原子钟在内的许多技术难题被一一攻克,北斗二号首发星迎来了预定发射的日子!但在临近发射还有8天时,科研人员在最后一次卫星和火箭联合检查时发现,卫星上的一台应答机出现了问题。经过3天的慎重研判,应答机从卫星上被拆下,之后,经过72小时的修复和检测,问题得以彻底解决。不过,火箭发射的时间因此被推迟到了2007年4月14日。此时,距离我国申请的太空频率资源失效的日期仅仅相差3天时间。 

2007年4月17日20时许,北京清晰地接收到来自这颗卫星的信号。那一刻,距离频率失效的最后期限4月17日24时已经不到4个小时。中国北斗惊险地拿到了进军全球卫星导航系统俱乐部的“入场券”!

一次苛刻的技术筛查

任何技术的创新和实现都离不开硬件的支持。在北斗建设的历程中,卫星的重要部件以及元器件的国产化水平不断提高。事实上,科研人员起初对于进口产品在心理上都存在着某种依赖,但随着北斗工程的国际影响日益扩大,国外的技术封锁也在加剧,重要部件实现国产化势在必行。 

在国产化不断提高的过程中,为卫星上的元器件把好质量检验关就显得尤为重要。为此,航天科技集团五院于1984年成立了宇航物资保障事业部,它成为中国最早成立的宇航元器件质量保证的专业机构,如今,它每年为上千万只航天元器件提供质量保证。

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图源丨央视新闻

航天科技集团五院宇航物资保障事业部宇航元器件应用验证副总指挥孙明向记者展示了他们对一款国产芯片采用的近乎苛刻的“基因筛查”技术:我们把芯片中的一只打开帽,开帽后,先用16倍放大,然后接着放大,在100倍的时候,可以看到一些明显的缺陷。再往下,进入内部缺陷的查找,对容易出问题的一个点进行250倍的放大,再到750倍、2200倍、20000倍,最后看到有一个孔洞,有一个裂纹。这种缺陷在工作一段时间后,就有可能造成它的短路。

如今,全国30多万北斗建设的参与者所走过的奋斗历程已被归纳成“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”的新时代北斗精神,成为了镌刻着时代烙印的精神财富。




                  

本文转自 今日北斗

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