导航系统|“北斗狂人”林宝军：要做四大卫星导航系统的世界第一
《中国经济周刊》采访人员 贾璇 |上海报道
告别受制于人！
1993年 ， 我国“银河号”货轮从天津港出发前往伊朗 ， 行至印度洋公海海域时突遇美国拦截 ， 称该货轮涉嫌运输化学武器 ， 要求上船检查 。 就在中方考虑如何回应时 ， 美国直接切断了货轮的GPS信号 。 一时间 ， “银河号”在海上失去方向 ， 寸步难行 。
时任外交部国际司副司长的沙祖康回顾这段历史时 ， 连用了好几个“窝囊”：“拒绝 ， 窝囊 ， 我们要背黑锅；让他们去查 ， 某种程度上我们受到了侮辱 ， 也窝囊” 。
看人脸色的滋味不好受 。 次年 ， 中国启动自主建设、独立运行的卫星导航系统——北斗 。
2020年7月31日 ， 北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式举行 ， 中国成为世界第三个独立拥有全球卫星导航系统的国家 。
就像水和空气一样 ， 现代人的生活已经离不开导航 。 北斗三号将给人们生活带来哪些改变？iphone 12会兼容北斗吗？北斗的“国产心脏”龙芯有何来头？
近日 ， 《中国经济周刊》就相关问题独家专访了北斗三号系统卫星总设计师、中科院微小卫星创新研究院副院长林宝军 。
“在四大导航系统里 ， 原来的目标是争二保三 ， 但我觉得既然上场就要进球 ， 我的目标就是世界第一 ， 否则咱就别做 ， ”林宝军说 。
思路大胆的林宝军被人称为“北斗狂人” ， 他认为按部就班跟别人走 ， 不可能实现超越 。 此次他带领的81人首发星团队 ， 平均年龄只有31岁 ， 他们用三年零三个月的时间 ， 顺利完成北斗三号12颗组网卫星的部署任务 ， 实现美国GPS 2到GPS 3二十年才能完成的跨越 。
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林宝军接受专访摄影:《中国经济周刊》采访人员 王雨菲
《中国经济周刊》：您如何评价北斗三号从设计到具体实施的过程？
林宝军：可以说超乎预期 ， 没有遗憾 。 团队有自信、有追求、有梦想 。
最后一颗组网星打完后 ， 我收到一条短信 ， 说“这颗星终于成功了 ， 我们完成了别人认为不可能完成的事情 。 ”
实际上 ， 每一颗星都倾注了我们的心血和感情 ， 每一颗星都体现了北斗人的拳拳报国之心 。 虽然过程有挫折 ， 但我认为这都是前进途中必须交的学费 。 就像生活 ， 酸甜苦辣咸必须都有 。
我们团队这帮“不知天高地厚”的年轻人 ， 每天绑在一起 ， 干自己喜欢的事业 ， 这就是一种幸福 ， 我为这群年轻人点赞 。
《中国经济周刊》：美国苹果公司可以说是领航GPS市场的公司 。 有消息透露 ， iPhone12有可能兼容北斗信号 ， 对此您如何看？
林宝军：我估计是必然的 ， 否则iPhone12一定会惨遭淘汰 。 人类不会有好东西不用 ， 况且北斗系统提供的服务是免费的 。
古代中国人发明的指南针 ， 全世界都在用 ， 北斗是中国航天人给世界的又一贡献 。 建设北斗不是为了称霸世界 ， 是为了造福全人类 。
《中国经济周刊》：北斗三号打破一颗卫星上新技术不超过30%的惯例 ， 新技术比例达到70% ， 底气何来？
林宝军：我压根儿没考虑这个惯例 ， 这是观念的突破 。 别人认为进口的东西更保险 ， 这是大家惯有的观念 ， 没人敢用国产的 。 我们团队不然 ， 只要理论行得通、验证充分了 ， 国产不等于不保险 。
《中国经济周刊》：北斗三号比计划提前半年完成组网 ， 是如何做到的？
林宝军：用靠谱创新的技术、成熟的工艺 ， 加上充分的地面实验 ， 就可以实现跨越 。
一般来讲 ， 我们拿到一个问题 ， 先分析欧美国家在做什么 ， 把这个调研清楚后 ， 找到和他们的差距 ， 确定好关键技术 ， 攻克后缩短差距 。 但是你想想 ， 如果他们的目标错了 ， 不就把人带到沟里去了？
我的想法是 ， 不要以他们为目标 ， 也不要以权威为准 ， 要以客观事物发展的本质需求为目标 。
像星间链路技术 ， 让北斗实现了“一星通 ， 星星通” 。 一开始所有人都认为 ， 这只是个方向 ， 连美国人都还没做出来 ， 中国人不可能做出来 。 事实证明 ， 我们不仅做出来了 ， 还使北斗系统的整体精度一下子提升到世界领先水平 。
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设计师在北斗三号总装大厅保护卫星电源控制器 。摄影:《中国经济周刊》采访人员 王雨菲
《中国经济周刊》：北斗三号卫星的自主运行是指什么？
林宝军：就是地面什么都不用管 ， 北斗三号卫星自己在天上工作 。
比如 ， 卫星大部分时间是全阳照 ， 但在太阳阴影处 ， 两翼的太阳能充电板就没电了 ， 这时需要地面控制 ， 让蓄电池放电 。 现在是卫星自己就都操作了 。 北斗三号组网卫星可以在不依赖地面的情况下自主运行 ， 并保证用户的精度 。
《中国经济周刊》：芯片是卫星最核心的元器件 ， 北斗三号的“心脏”采用中科院研发的国产龙芯 ， 背后原因是什么？
林宝军：北斗三号在天上要实现星间链路、轨道运算、运行管理、波速指向和路由等功能 ， 需要很大的运算量 。
原来我们用的是欧洲sc80c32芯片 ， 为了满足上述功能 ， 需要用好多块芯片合起来 。 国产的龙芯 ， 一片是它运算能力的十倍 ， 所以我们下决心用 。
另外 ， 在天上工作时 ， sc80c32芯片大概一周会出现一次计算错误 ， 但龙芯累计寿命已经30年了 ， 出错率是零 。 基本上可以说 ， 一块龙芯是十块欧洲芯片的能力 。
所以说 ， 国产不等于不好 ， 国产不等于不可靠 。
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龙芯芯片(图片来源：中科院微小卫星创新研究院提供）
《中国经济周刊》：如果北斗三号35颗卫星中 ， 有出现问题或者故障的小卫星 ， 系统还能正常运作吗？
林宝军：从导航原理来讲 ， 只要见到4颗星就可以定位 。 北斗星座在设计之初已经考虑了必要的冗余 ， 打到天上的星 ， 比我们正常功能需求要富余很多 。 这样做就是希望当1、2颗卫星出现问题的时候 ， 全球用户仍然能正常使用 。
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采访中 ， 林宝军打开随身手机 ， 屏幕显示研究院所处的上海张江地区上空 ， 有15颗北斗卫星 ， 9颗GPS卫星和10颗伽利略卫星 。 摄影:《中国经济周刊》采访人员 王雨菲
《中国经济周刊》：虽然我们的北斗比一般的小卫星寿命更长 ， 可达10-12年 ， 但卫星在轨很难维护、修复和更换 ， 北斗三号服役期满后如何处理？
林宝军：我们会不断地补发备份星 。 服役期满的小卫星就回不到地球了 ， 让它飘到更高的坟墓轨道去 。 如果卫星还能满足要求 ， 会继续用 。
《中国经济周刊》：北斗三号组网成功 ， 是否说明我们实现了天地一体化？
林宝军：这个网实际上已经实现天地一体化了 。
北斗55颗卫星组成的网 ， 是目前中国卫星最多、最复杂 ， 而且最贴近民众的网 。 其他比如遥感卫星等 ， 大家可能体验不到 ， 导航卫星和智能手机 ， 和咱们的生活最密切相关 。
比如我身在运控大厅里 ， 可以每三秒钟看到指定卫星的数据 ， 它在天上到底怎么样 ， 我在地上都能看见 。 再加上实现了星间链路 ， 我可以给天上的各个卫星发送指令 。
《中国经济周刊》：北斗三号55颗卫星 ， 其实是不同的团队在做 ， 怎么保证质量？
林宝军：功能定义成一样 ， 协议定义成一样 ， 协议标准等做成一样就可以了 。
上海团队共发射了12颗卫星 ， 长相都差不多 ， 但试验星和组网星“肚子里”的东西会有微弱的区别 。 我们的技术在不断进步 ， 卫星的功能也越来越强 。 像首发星还没配置氢钟 ， 第二颗星的时候就上了 。 明年再打星就要上激光冷原子钟了 ， 技术在不断跨越 。
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中国科学院上海天文台自主研发的被动型星载氢原子钟摄影:《中国经济周刊》采访人员 王雨菲
《中国经济周刊》：北斗三号组网成功后带来巨大商业价值 ， “北斗+”“+北斗”的想象空间无限大 ， 您怎么看？
林宝军：确实是无限大 。 任何数据没有时间和位置的属性 ， 就是无用的数据 。 跟我们生活息息相关的信息 ， 80%都和时空有关 。 说导航是国家信息的基石 ， 是全人类基础性的公共设施 ， 是国之重器 ， 怎么说都不过分 。
大家都说时间就是金钱 ， 确实是 。 比如说银行结算 ， 时间上差一毫秒结算日期就会变 ， 没准几十个亿就损失掉了 。 再比如在泥石流之前 ， 通过卫星导航系统测绘监测到极其轻微的形变 ， 就可以提前安排人员撤退 ， 减少损失 。
北斗和百姓生活太密切了 ， 能应用的场景太多 。
责编 | 姚坤
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