探秘中国北斗导航卫星最高机密到民用历时20年

吃点饭 · 发表于 2010-12-30 19:17

　约四十年前，美国军方开始了被称作“全球定位系统”(GPS)的研制。现在，在我们头顶上空约2万公里处的中地球轨道，GPS系统部署了24颗卫星，地面站对这些卫星的信息数据进行捕捉、处理、解码，并将有关信息发至用户终端机——这样，GPS给全球提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。
　　如今，GPS在我们生活中已然不可或缺——飞机、汽车、船舶用它来导航；公安、金融、消防部门用它来监控、报警；而不少路痴朋友们驾车出行，也往往得有它来壮胆伴行……
　　在GPS占领95%中国卫星导航定位市场的今天，一种想象不免令人时常不安——假如在关键时刻美国人关掉GPS，或者在上面“动点手脚”，我们的战略武器怎么办？我们的飞机怎么办？我们的路痴们怎么办？事实上，这已经不只是想象与担心，而是已有先例可循——1996年台湾海峡局势紧张的时候，中国军队的一次大规模军事演习便曾受到过GPS信号中断的干扰。
　　基于上述担心，世界各大国与国家集团开始考虑对策，由此诞生了俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略等等卫星导航定位系统。从上世纪80年代末开始，未雨绸缪的中国科学家们也开始致力于研制中国自己的“GPS”。当时，经济基础薄弱的中国，太空梦想还很微小和低调。这个被命名为“北斗”的计划，诞生之初并未着眼于全球。
　　最初，中国科学家陈芳允提出了与GPS不同的双星定位理论，用以解决在资金困难时期构建宏大系统的难题。北斗这一宏伟计划，就这样在总参测绘局招待所三层一间狭小的办公室里悄悄开始了。凭着中国人探索精神与务实态度，北斗计划历经周折，厚积薄发，终于，在2000年，第一颗北斗试验卫星得以发射进入太空轨道。
　　时至今日，北斗系统已经成功发射了7颗卫星，梦想也在逐渐丰满壮大。根据当前的计划，北斗系统预计到2012年共发射12颗工作卫星，完成服务范围覆盖亚太地区的目标；到了2020年，北斗将发射5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，成为一个向全球提供服务的卫星导航系统。
　　从当初的“最高机密”，到今日向民用市场推广qq华夏外挂北斗计划已经走过了二十多年，而它的故事依然鲜有人知。近日，《中国新闻周刊》独家采访了北斗计划最初的参与者以及核心科学家团队，揭开它的神秘面纱。围绕这个宏大的太空计划，我们向读者讲述北斗团队的传奇故事，解析它在军事和民用领域的价值，同时也呈现它所面对的优美与忧患并存的前景。
　　北斗前传
　　从北京北三环一个普通招待所三楼那个简陋狭小的“游击队”办公室，到今日浩瀚宇宙中七颗北斗导航卫星，北斗计划见证了中国航天事业的理想与挫折，艰辛与荣耀
　　本刊记者/杨时
　　71岁的卜庆君有一个半旧的本子。他小心翼翼地翻开，拿出夹着的一页报纸，“你看看这是不是美国和中国谈判的那一篇？”如果不戴眼镜，年逾古稀的卜庆君没办法看清报纸上的文字，但是凭借着剪报的形状，他依旧记得上面的内容。
　　这些剪报都是关于北斗导航卫星的报道，从新卫星发射成功到中美谈判，他都一一剪下，珍藏起来。
　　四分之一个世纪之前，中国的科学家开始研制中国自己的卫星导航系统。后来，这个由中国自主研发的导航系统被命名为“北斗”。这一计划从最初的“最高机密”，直到如今逐步推广为民用，已经走过了20多年。曾经的主力科学家已经成为白发苍苍的院士，北斗系统的理论创始人也已经故去。
　　在这20多年中，卜庆君从中国人民解放军一位参谋成长为总参谋部测绘局局长，再成为现在的退休老人。作为项目创始人之一，他对于20多年前的事情记忆犹新。
　　一
　　1985年，卜庆君受邀参加了在华盛顿举办的“GPS全球定位系统国际运用研讨会”。
　　“那个会议是在1985年的4月15日到18日。”尽管已经过去二十多年，卜庆君依然清楚记得具体日期。出发之前，学天文大地专业的卜庆君已经了解GPS的功用和发展情况。但是，外国专家在会议上的发言却让卜庆君提高了警惕。
　　美国的GPS系统诞生于1973年，由美国国防部组织研发。在那次研讨会上，除了介绍GPS的前景和用途，美国军方告诉与会者，GPS的编码分为军用和民用两种。在特殊情况下，为了保证国家安全，军方会采取三种措施应对紧急状况：第一，降低对方的导航精度；第二，随时变换编码；第三，进行区域性管理。也就是说，通过以上三种方式，美国军方可以限制国内外用户对GPS的使用。
　　“这些都是在会议上公开说的。我了解这些之后，就觉得如果我们依靠这个，那我们不是要受制于人吗。”卜庆君对《中国新闻周刊》记者回忆。
　　根据掌握的情况，卜庆君撰写了一份报告，其中写道，“对于GPS的发展和应用要跟踪研究，与此同时要发展中国自己的卫星导航系统。”
　　但这只是一个梦想，具体怎样开展研究，毫无头绪。
　　就在同一个月，卜庆君受邀参加了另外一个学术研讨会。中国科学家陈芳允在会议上作了一个在当时听来十分新颖的演讲——“利用两颗卫星就可以解决地面定位问题”，后来被归纳为“双星定位”。卜庆君在会场里坐着，突然意识到这似乎可以用来开展中国导航系统的研究。他找到时任国防科工委副主任沈荣骏，讲述了自己的想法。两人一拍即合。
　　得到鼓励的卜庆君直接去往陈芳允家里。在说明自己的来意之后，陈芳允告诉他，“其实我们自己已经研究了两年。”作为著名的电子学专家，陈芳允和其他同事两年来的研究成为了日后“北斗计划”的奠基理论。
　　在初次沟通之后，陈芳允开始为卜庆君介绍对此理论有所研究的科学家。他们在北京黄寺附近的一家宾馆组织了一次理论说明会。“大家都觉得可以，我们就决定开始筹备可行性论证。”卜庆君说。
　　第二年3月，卜庆君起草报告请求国家启动双星定位系统的研究。一个月后，由国家主管部门召开了可行性论证会。“参加会议的人还真不少。铁道部、电信局、交通部、林业局都去了。”卜庆君语气一转，“但是，支持的很少，还是泼冷水的多。”
　　人们提出了三个质疑：第一，既然有GPS，为什么我们还要搞这个双星定位？第二，我们的技术水平能否达到？第三，我们有没有这个经济实力？
　　“大家说的确实都是现实问题。从这开始到后来的很多次讨论，都有不同意见。现在回头想想，我很感谢这些意见，让我们必须很谨慎。”卜庆君说。
　　与会者的质疑并非没有道理。美国GPS系统自1973年开始研发，已经耗费上百亿美金，并且承诺向全球提供服务。而此时的中国，走出文革尚不足十年，国民经济仍在困顿之中，人力物力奇缺。
　　会议进行了热烈甚至是激烈的讨论、争辩，最终，众人从国家战略和特殊时期国家安全的角度，认识到自主研发导航系统的重要性，以及卫星测量手段对国防建设、科研建设的重要意义。很快，参与研发的团队列出了17项重大原始试验专项。
　　在这之后，从1986年直至1994年的八年时间里，这些科学家一直埋头于理论的推演和专项实验。
　　二
　　卫星对于大多数普通人来说充满神秘。
　　“其实卫星就相当于以前打仗时候的消息树。在一个高地上种棵树，有日本鬼子来了，人们就把那棵树拽倒，另外一边的人就都能看见了。”北斗导航系统工程总师、被誉为中国“卫星之父”的科学家孙家栋对《中国新闻周刊》记者说，“这就是信息传递。卫星另外还有两个功能，即信息获取和导航。”
　　卫星导航是这些用途中最为复杂的问题。根据科学家的计算，如果围绕着地球发射24颗卫星，形成三个不同的轨道面，编织成一个网络，那么无论何时何地，人们都能同时看到四颗星。美国GPS系统的研发就是依据这个原理。
　　而与此不同，中国科学家陈芳允所提出的双星定位，是只用两颗卫星即可完成最基本的定位功能。“这是根据中国自己的需求和经济实力设定的，”孙家栋说，“当时的中国刚刚改革开放，经济实力不够。而且，当时也不需要设计出针对全球的系统。”
　　于是，科学家们开始致力于研究只用于中国本土的卫星导航系统。自从1986年的会议上人们达成一致之后，导航项目的研究就开始各自向不同部门申请科研经费。然而，北斗计划的正式立项，一直等到1994年。
　　1994年，所有的前期论证工作基本完成，专家团开始撰写立项申请。因为测量就是定位方向，这个中国的导航计划被命名为“北斗”。
　　立项工作并非一帆风顺。
　　遇到的第一个阻力，是从研发之初就困扰着科学家们的经费问题。1995年，有关部门向国务院汇报北斗计划。国务院当时对此计划作出了批示。“批示说，这个计划很重要，但也说钱可能没那么多，是不是可以考虑先搞预研。”卜庆君对《中国新闻周刊》记者回忆。
　　所谓预研，是指国家划拨少量款项进行尝试性预先研究工作，而并不能提供充裕资金保证项目的完成。
　　得知这一指示后，卜庆君坐不住了。当天晚上，他给国家主管部门领导打了一个电话。在电话里，他恳切地说，“咱们可不能再搞预研，这个项目已经走到这一步了，如果搞预研就等于把这个项目毁了。”
　　王统业这位领导在电话里劝他不要着急。两天之后的领导例会上，他将卜庆君在电话里的想法说给大家，大家商议之后觉得还是应该尽力申请正式立项。
　　彼时，中国另外两个卫星计划已经确定，两个计划分别有一颗备份星指标。经过商议，大家决定将前两个计划的备份星指标分给北斗计划使用。“我们和两个卫星计划团队多次商议，如果你们打(卫星)成功了，备份星就不需要了。打不成，你们还得继续找问题呀。所以，就先给我们用好了。”中国卫星导航的开拓者和奠基人之一、北斗计划工程副总师谭述森笑着对《中国新闻周刊》记者回忆说。
　　这样的腾挪就使得北斗计划的最初立项不再需要单独划拨资金，这个新生的卫星导航计划终于得以正式立项。此时，美国的GPS系统已经走过快二十年，整体系统已经完成布网，正式开始向全球提供服务。而俄罗斯自己研制的格洛纳斯导航系统已在建设当中。

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