我国的北斗卫星导航系统一九九四年正式开始启动建设,但要说起北斗卫星的渊源,却要比这早得多。
二十世纪六十年代末,航天科学家们就提出要发展卫星导航,并取名“灯塔计划”,但是那时候的中国经济不发达,技术也很落后,“灯塔计划”没能进行下去。然而,卫星导航就像一座不灭的灯塔,一直高高地矗立在航天人的心里,没有一天被遗忘。
一九八三年,我国航天测控技术创始人之一、“两弹一星功勋奖章”获得者、中国科学院院士陈芳允提出了“双星定位系统”的设想——用两颗地球静止轨道通信卫星与地面系统配合,实现区域快速导航定位。美国的GPS(Global Positioning System,全球定位系统)用的是四星定位法,两相比较,“双星定位系统”工程建设虽然技术起点高,需要创新的亮点多,但需要的费用少许多,比较符合中国当时的国情。
陈芳允,一九一六年四月出生于浙江省黄岩县,十八岁考入清华大学,就读物理系。毕业后,陈芳允被分配到清华无线电研究所研究无线电。当时正是抗日战争的关键时期,陈芳允看到自己研究的东西能够直接运用到军事上,于是,他夜以继日地学习、研究,期待自己的研究成果能帮助祖国打败日本侵略者。
一九四五年,陈芳允远赴英国学习无线电技术。一九四八年回国后,他进入中央研究院生理生化所工作,主要研究生物电子学。二十世纪六十年代,他为我国的核弹与导弹发展做出了很大贡献。
一九六五年,我国正式启动研制人造地球卫星的相关工作,陈芳允任卫星测控总体技术负责人。他带领技术人员夜以继日地研究测试,通过反复论证和测试,圆满完成了我国第一颗人造卫星“东方红一号”的测控任务,为中国卫星测控网的建设奠定了基础。
他提出的“双星定位系统”设想,在当时是一个别人想都不敢想的新鲜事物。这个设想问世后,收到了来自各个领域的不同声音。由于卫星导航的工程投资大、技术难,在当时存在很大的阻力,人们反对和质疑的居多,赞成和支持的少。
有人说:“美国的GPS研究耗费了上百亿美元,我国目前还处在建设阶段,能有这样的经济实力吗?”
也有人说:“‘双星定位系统’真正实现起来有很大的难度,我们的技术水平能达到吗?”
还有人说:“既然美国的GPS已经承诺向全球开放,我们有必要再研制‘双星定位系统’吗?”
……
面对这些质疑,陈芳允和时任航空航天工业部副部长的孙家栋、国防科学技术工业委员会副主任沈荣骏没有打退堂鼓,他们按捺住内心的焦急,想尽办法,耐心地劝说大家。
一九八九年,陈芳允带领团队突破了中心站和用户机等一些关键技术后,利用通信卫星开展双星定位演示验证试验取得了成功,精度远远超过预期,这一设想得到了验证。
后来,又发生了两件大事,改变了很多人的看法。
第一件大事是一九九一年的海湾战争。在这场美国领导的多国部队对伊拉克的战争中,美军当时投入各类卫星一百多颗,为多国部队提供全面的侦察、监视、情报、预警、通信、导航、气象等重要信息。而美国的卫星导航系统GPS更是多国部队赢得战争的头号功臣。
因为有GPS,多国部队在茫茫沙漠里行军打仗时不仅不会迷路,还可以随时将准确信息发送给友军,更好地协同作战。在GPS的指引下,多国部队总能精准地找到伊拉克军队的位置,迅速发起攻击。
打击目标定位、精确制导、空中导航,多国部队以极少的损伤获得了这场战争的胜利。海湾战争中,伊拉克军队伤亡约十万人,而多国部队仅伤亡四千余人。美国人自豪地将海湾战争的胜利归结为“GPS的胜利”。这场现代战争让人不寒而栗,让人看到了卫星导航力量的强大,也感受到了拥有卫星导航系统的重要性和迫切性。
第二件大事是一九九三年的“银河号”事件。当时,我国一艘名叫“银河号”的货轮从天津港起航,驶往迪拜。当航行到印度洋时,货轮的GPS导航信号突然消失了,“银河号”被迫停了下来。原来,美国声称货轮上装有危险的化学制剂,恶意关闭了该船所在区域的GPS导航服务。货轮上的工作人员只能忍辱负重,接受美国登船检查的无理要求。后来,美国人检查完“银河号”货轮上所有的集装箱,也没有发现任何危险化学制剂,而这时的“银河号”已在海上漂泊了三十三天。
“银河号”事件给中国敲响了警钟,在交通工具上使用美国的GPS,无疑就像在自己的身体上安装上别人的眼睛,别人随时能知道你的位置,跟踪你的动态。这两件事让科学家们深深地感受到:一个国家重要的基础设施必须掌控在自己手里。
我们可以设想一下这样的场景:如果我们的电力系统一直使用GPS,万一美国调整空间信息或时间信息的时候忘了通知我们,那么我们的高铁就无法进站,我们的电脑就无法启动,我们的金融就可能遭受巨大的损失,我们的城市管理将会陷入一团混乱,甚至连我们的手机都会出现故障。这样一想,就会有一种后背嗖嗖冒凉气的感觉。
没有人愿意像砧板上的鱼肉一样任人宰割,但是落后就会受气,就会被别人摆布。只有自己长本领,变强大,才能在任何时候都昂首挺胸,所以,中国必须拥有自己的国之重器,建立自己的卫星导航系统,这样才是最安全也是最可靠的,用起来心里才是最踏实的。
于是,孙家栋和沈荣骏联名给中央写信,信中言辞恳切,阐述了国家发展卫星导航系统的重要意义,建议启动卫星导航系统工程,研制中国人自己的卫星导航系统。
中央接到这封信后很重视,经过审时度势,讨论研究,一九九四年二月,一份名为《关于印发〈双星导航定位系统工程立项报告〉的通知》的文件印发出来,这标志着北斗一号项目正式立项了!
北斗一号项目中,孙家栋担任工程的总设计师,李祖洪任卫星总指挥,范本尧任卫星系统总设计师。
从一九九四年至二〇一四年,孙家栋一直担任北斗工程总设计师。他一步一个脚印,带领北斗团队探索出具有中国特色的“三步走”发展战略:
第一步,二〇〇〇年底建成北斗一号系统(北斗卫星导航试验系统),为中国用户提供服务,实现北斗卫星导航从无到有。
第二步,到二〇一二年底,建成北斗二号系统,为亚太地区用户提供服务。
第三步,到二〇二〇年,完成北斗卫星组网,全面建成北斗三号系统,覆盖全球。