聚焦｜為“北斗”上天鋪就科技路

近日，“中國衛星導航系統重大專項”成果入選中科院“率先行動”計劃59項重大科技成果及標志性進展。

北斗導航衛星效果圖 中科院微小衛星創新研究院供圖

作為國家戰略科技力量，中科院微小衛星創新研究院、精密測量科學與技術創新研究院、上海天文臺、國家授時中心、國家空間科學中心等多家科研院所聯合攻關，成功研制和發射12顆北斗導航衛星，為北斗系統提供從原材料、元器件、核心部組件到衛星，從星上到地面的全鏈條解決方案。

林寶軍介紹，科研人員通過自主創新實現多項高科技，突破全球系統組網衛星的核心關鍵技術，首創導航星座星間鏈路技術，實現了“一星通、星星通”，衛星觀測PDOP（位置精度強弱度）值提高10～30倍，在7萬公里的距離，100毫秒可以實現衛星捕獲和測距，衛星雙向測距精度高達1厘米；

全面推進自主可控，采用了國產龍芯+FLASH的架構，填補了國產航天處理器空白，同時實現了微波等核心器件全部國產化，帶動材料、器件、部組件、單機到系統整個產業鏈發展，使核心器部件自主可控……“我們這支團隊81個人，平均年齡31歲，干成了前人花20年才能干完的一件事情。”林寶軍相信，未來一定能夠將北斗做成跟GPS旗鼓相當的導航系統。

最強“大腦”和“心臟”

在諸多自主創新技術中，最為基礎和核心的技術是全球衛星導航系統時空基準技術，也就是衛星系統的“大腦”和“心臟”。由中科院上海天文臺研發的信息處理系統部分基礎模塊就像北斗的“最強大腦”，能實時修正誤差、多備份，以保持高可靠度，確保北斗空間信號精度與GPS相當。

星載原子鐘為衛星系統提供高穩定的時間頻率基準信號，因其必須不間斷且穩定，如同脈搏和心跳，被稱為導航衛星的“心臟”。

“長板”創新拓展未來需求

在林寶軍看來，中科院北斗導航衛星研制團隊的前沿科技創新來源于理念上的變革。

“通常，大家都習慣于‘短板理論’，希望通過彌補技術短板來實現性能提升，‘短板理論’最經濟?！彼嬖V《中國科學報》。

因此，一般衛星上使用新技術的比例不到30%。但是，在北斗三號系統的研制中，中科院科研團隊創造性地采取“長板理論”的策略，旨在最大限度拓展未來成長性需求。林寶軍認為，這給北斗三號系統的設計帶來了顛覆性改變。

氫原子鐘可在20皮秒內與銣原子鐘“無縫切換”，實現自主連續提供信號。“這就意味著，如果開車時導航信號中斷，可以在用戶察覺不到的情況下切換到備份信號。”林寶軍說。基于“長板理論”，科研團隊相信，新技術只要靠譜，不用十年，就能創造巨大的應用空間。