約四十年前，美國軍方開始了被稱作“全球定位系統(tǒng)”(GPS)的研制?，F(xiàn)在，在我們頭頂上空約2萬公里處的中地球軌道，GPS系統(tǒng)部署了24顆衛(wèi)星，地面站對這些衛(wèi)星的信息數(shù)據(jù)進行捕捉、處理、解碼，并將有關信息發(fā)至用戶終端機——這樣，GPS給全球提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。

如今，GPS在我們生活中已然不可或缺——飛機、汽車、船舶用它來導航;公安、金融、消防部門用它來監(jiān)控、報警;而不少路癡朋友們駕車出行，也往往得有它來壯膽伴行……

在GPS占領95%中國衛(wèi)星導航定位市場的今天，一種想象不免令人時常不安——假如在關鍵時刻美國人關掉GPS，或者在上面“動點手腳”，我們的戰(zhàn)略武器怎么辦?我們的飛機怎么辦?我們的路癡們怎么辦?事實上，這已經不只是想象與擔心，而是已有先例可循——1996年臺灣海峽局勢緊張的時候，中國軍隊的一次大規(guī)模軍事演習便曾受到過GPS信號中斷的干擾。

基于上述擔心，世界各大國與國家集團開始考慮對策，由此誕生了俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略等等衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。從上世紀80年代末開始，未雨綢繆的中國科學家們也開始致力于研制中國自己的“GPS”。當時，經濟基礎薄弱的中國，太空夢想還很微小和低調。這個被命名為“北斗”的計劃，誕生之初并未著眼于全球。

最初，中國科學家陳芳允提出了與GPS不同的雙星定位理論，用以解決在資金困難時期構建宏大系統(tǒng)的難題。北斗這一宏偉計劃，就這樣在總參測繪局招待所三層一間狹小的辦公室里悄悄開始了。憑著中國人探索精神與務實態(tài)度，北斗計劃歷經周折，厚積薄發(fā)，終于，在2000年，第一顆北斗試驗衛(wèi)星得以發(fā)射進入太空軌道。

時至今日，北斗系統(tǒng)已經成功發(fā)射了7顆衛(wèi)星，夢想也在逐漸豐滿壯大。根據(jù)當前的計劃，北斗系統(tǒng)預計到2012年共發(fā)射12顆工作衛(wèi)星，完成服務范圍覆蓋亞太地區(qū)的目標;到了2020年，北斗將發(fā)射5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，成為一個向全球提供服務的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

從當初的“最高機密”，到今日向民用市場推廣，北斗計劃已經走過了二十多年，而它的故事依然鮮有人知。近日，記者獨家采訪了北斗計劃最初的參與者以及核心科學家團隊，揭開它的神秘面紗。圍繞這個宏大的太空計劃，我們向讀者講述北斗團隊的傳奇故事，解析它在軍事和民用領域的價值，同時也呈現(xiàn)它所面對的優(yōu)美與憂患并存的前景。

 

 

北斗前傳

從北京北三環(huán)一個普通招待所三樓那個簡陋狹小的“游擊隊”辦公室，到今日浩瀚宇宙中七顆北斗導航衛(wèi)星，北斗計劃見證了中國航天事業(yè)的理想與挫折，艱辛與榮耀

71歲的卜慶君有一個半舊的本子。他小心翼翼地翻開，拿出夾著的一頁報紙，“你看看這是不是美國和中國談判的那一篇?”如果不戴眼鏡，年逾古稀的卜慶君沒辦法看清報紙上的文字，但是憑借著剪報的形狀，他依舊記得上面的內容。

這些剪報都是關于北斗導航衛(wèi)星的報道，從新衛(wèi)星發(fā)射成功到中美談判，他都一一剪下，珍藏起來。

四分之一個世紀之前，中國的科學家開始研制中國自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。后來，這個由中國自主研發(fā)的導航系統(tǒng)被命名為“北斗”。這一計劃從最初的“最高機密”，直到如今逐步推廣為民用，已經走過了20多年。曾經的主力科學家已經成為白發(fā)蒼蒼的院士，北斗系統(tǒng)的理論創(chuàng)始人也已經故去。

在這20多年中，卜慶君從中國人民解放軍一位參謀成長為總參謀部測繪局局長，再成為現(xiàn)在的退休老人。作為項目創(chuàng)始人之一，他對于20多年前的事情記憶猶新。

一

1985年，卜慶君受邀參加了在華盛頓舉辦的“GPS全球定位系統(tǒng)國際運用研討會”。

“那個會議是在1985年的4月15日到18日。”盡管已經過去二十多年，卜慶君依然清楚記得具體日期。出發(fā)之前，學天文大地專業(yè)的卜慶君已經了解GPS的功用和發(fā)展情況。但是，外國專家在會議上的發(fā)言卻讓卜慶君提高了警惕。

美國的GPS系統(tǒng)誕生于1973年， 由美國國防部組織研發(fā)。在那次研討會上，除了介紹GPS的前景和用途，美國軍方告訴與會者，GPS的編碼分為軍用和民用兩種。在特殊情況下，為了保證國家安全，軍方會采取三種措施應對緊急狀況：第一，降低對方的導航精度;第二，隨時變換編碼;第三，進行區(qū)域性管理。也就是說，通過以上三種方式，美國軍方可以限制國內外用戶對GPS的使用。

“這些都是在會議上公開說的。我了解這些之后，就覺得如果我們依靠這個，那我們不是要受制于人嗎。”卜慶君對記者回憶。

根據(jù)掌握的情況，卜慶君撰寫了一份報告，其中寫道，“對于GPS的發(fā)展和應用要跟蹤研究，與此同時要發(fā)展中國自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。”

但這只是一個夢想，具體怎樣開展研究，毫無頭緒。

就在同一個月，卜慶君受邀參加了另外一個學術研討會。中國科學家陳芳允在會議上作了一個在當時聽來十分新穎的演講——“利用兩顆衛(wèi)星就可以解決地面定位問題”，后來被歸納為“雙星定位”。卜慶君在會場里坐著，突然意識到這似乎可以用來開展中國導航系統(tǒng)的研究。他找到時任國防科工委副主任沈榮駿，講述了自己的想法。兩人一拍即合。

得到鼓勵的卜慶君直接去往陳芳允家里。在說明自己的來意之后，陳芳允告訴他，“其實我們自己已經研究了兩年。”作為著名的電子學專家，陳芳允和其他同事兩年來的研究成為了日后“北斗計劃”的奠基理論。

在初次溝通之后，陳芳允開始為卜慶君介紹對此理論有所研究的科學家。他們在北京黃寺附近的一家賓館組織了一次理論說明會。“大家都覺得可以，我們就決定開始籌備可行性論證。”卜慶君說。

第二年3月，卜慶君起草報告請求國家啟動雙星定位系統(tǒng)的研究。一個月后，由國家主管部門召開了可行性論證會。“參加會議的人還真不少。鐵道部、電信局、交通部、林業(yè)局都去了。”卜慶君語氣一轉，“但是，支持的很少，還是潑冷水的多。”

人們提出了三個質疑：第一，既然有GPS，為什么我們還要搞這個雙星定位?第二，我們的技術水平能否達到?第三，我們有沒有這個經濟實力?

“大家說的確實都是現(xiàn)實問題。從這開始到后來的很多次討論，都有不同意見?，F(xiàn)在回頭想想，我很感謝這些意見，讓我們必須很謹慎。”卜慶君說。

與會者的質疑并非沒有道理。美國GPS系統(tǒng)自1973年開始研發(fā)，已經耗費上百億美金，并且承諾向全球提供服務。而此時的中國，走出文革尚不足十年，國民經濟仍在困頓之中，人力物力奇缺。

會議進行了熱烈甚至是激烈的討論、爭辯，最終，眾人從國家戰(zhàn)略和特殊時期國家安全的角度，認識到自主研發(fā)導航系統(tǒng)的重要性，以及衛(wèi)星測量手段對國防建設、科研建設的重要意義。很快，參與研發(fā)的團隊列出了17項重大原始試驗專項。

在這之后，從1986年直至1994年的八年時間里，這些科學家一直埋頭于理論的推演和專項實驗。

二

衛(wèi)星對于大多數(shù)普通人來說充滿神秘。

“其實衛(wèi)星就相當于以前打仗時候的消息樹。在一個高地上種棵樹，有日本鬼子來了，人們就把那棵樹拽倒，另外一邊的人就都能看見了。”北斗導航系統(tǒng)工程總師、被譽為中國“衛(wèi)星之父”的科學家孫家棟對《中國新聞周刊》記者說，“這就是信息傳遞。衛(wèi)星另外還有兩個功能，即信息獲取和導航。”

衛(wèi)星導航是這些用途中最為復雜的問題。根據(jù)科學家的計算，如果圍繞著地球發(fā)射24顆衛(wèi)星，形成三個不同的軌道面，編織成一個網絡，那么無論何時何地，人們都能同時看到四顆星。美國GPS系統(tǒng)的研發(fā)就是依據(jù)這個原理。

而與此不同，中國科學家陳芳允所提出的雙星定位，是只用兩顆衛(wèi)星即可完成最基本的定位功能。“這是根據(jù)中國自己的需求和經濟實力設定的，”孫家棟說，“當時的中國剛剛改革開放，經濟實力不夠。而且，當時也不需要設計出針對全球的系統(tǒng)。”

于是，科學家們開始致力于研究只用于中國本土的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。自從1986年的會議上人們達成一致之后，導航項目的研究就開始各自向不同部門申請科研經費。然而，北斗計劃的正式立項，一直等到1994年。

1994年，所有的前期論證工作基本完成，專家團開始撰寫立項申請。因為測量就是定位方向，這個中國的導航計劃被命名為“北斗”。

立項工作并非一帆風順。

遇到的第一個阻力，是從研發(fā)之初就困擾著科學家們的經費問題。1995年，有關部門向國務院匯報北斗計劃。國務院當時對此計劃作出了批示。“批示說，這個計劃很重要，但也說錢可能沒那么多，是不是可以考慮先搞預研。”卜慶君對記者回憶。

所謂預研，是指國家劃撥少量款項進行嘗試性預先研究工作，而并不能提供充裕資金保證項目的完成。

得知這一指示后，卜慶君坐不住了。當天晚上，他給國家主管部門領導打了一個電話。在電話里，他懇切地說，“咱們可不能再搞預研，這個項目已經走到這一步了，如果搞預研就等于把這個項目毀了。”

王統(tǒng)業(yè)這位領導在電話里勸他不要著急。兩天之后的領導例會上，他將卜慶君在電話里的想法說給大家，大家商議之后覺得還是應該盡力申請正式立項。

彼時，中國另外兩個衛(wèi)星計劃已經確定，兩個計劃分別有一顆備份星指標。經過商議，大家決定將前兩個計劃的備份星指標分給北斗計劃使用。“我們和兩個衛(wèi)星計劃團隊多次商議，如果你們打(衛(wèi)星)成功了，備份星就不需要了。打不成，你們還得繼續(xù)找問題呀。所以，就先給我們用好了。”中國衛(wèi)星導航的開拓者和奠基人之一、北斗計劃工程副總師譚述森笑著對記者回憶說。

這樣的騰挪就使得北斗計劃的最初立項不再需要單獨劃撥資金，這個新生的衛(wèi)星導航計劃終于得以正式立項。此時，美國的GPS系統(tǒng)已經走過快二十年，整體系統(tǒng)已經完成布網，正式開始向全球提供服務。而俄羅斯自己研制的格洛納斯導航系統(tǒng)已在建設當中。

三

問題接踵而至。

從1985年進行論證開始，中國航天科技集團五院就一直擔任著北斗計劃中衛(wèi)星方面的設計工作。而當北斗計劃正式立項之后，正巧趕上航天飛船“神舟”計劃開始上馬。這樣一來，任務一下子加重。在此背景下，相關部門希望將北斗計劃的工作遷往上海。

而如果遷往上海，研究工作基本需要重頭再來。

“這也是1995年下半年的事。這一年啊……”回憶起那一段往事，很多當事者都不免嘆口氣。當時，這個調整并未與總參測繪局商議。卜慶君知道之后，直接給時任解放軍副總參謀長曹剛川的秘書打了一個電話，“你跟曹副總長匯報一下，不能答應這個調整，要不就把計劃毀了。”之后，卜慶君又直接找到曹剛川，陳述遷址之弊，爭取首長的理解支持。

遷往上海的計劃最終沒有實施。此時，相關專家已經陸續(xù)被調往北京。但是，這些研究浩瀚宇宙的科學家甚至沒有一間合適的辦公室。“當時房子很緊，來了人都是打游擊。”北斗系統(tǒng)副總設計師譚述森說。北斗計劃最初的辦公室，就設立在總參測繪局招待所的三樓。

“連我現(xiàn)在這辦公室的一半大小都沒有。”譚述森指著自己40平米的房間說。他到任的時候，辦公室一共五個人，狹小的空間內只能將就容下辦公桌。

匱乏的不只是辦公設施，還有人才。卜慶君曾經與哈爾濱工業(yè)大學的校長商量，希望對方能為北斗計劃提供幾個博士生。對方十分爽快，“你去挑人，他們愿意去，我就放人。”卜慶君趕緊派人到哈工大，每個前來應聘的博士生都會問兩個問題，“待遇多少?能解決住房嗎?”

而就在他們與博士生洽談的同時，廣東一家企業(yè)前來招聘，待遇是月薪五千，另提供一套住房。一個月之后，卜慶君的部下一個博士生都沒有招到，只有四五個本科生愿意前往北京。

領導覺得必須解決住房問題，不然沒有辦法吸引人才。于是，一方面開始著手蓋宿舍樓，另一方面開始跑到北京市規(guī)劃局，提出建立北斗計劃總站需要用地。規(guī)劃局很大方地表示，“你們是保密單位。順義那邊要哪塊，我們來安排。”主管領導表示太遠，不滿意。對方又說，“那就沙河以北，哪塊都可以。”

“我們要上地。”

“其實我早就都看過了，就選好了上地。”如今，卜慶君對記者笑呵呵地回憶。但是，上地附近已經完成了規(guī)劃，無法更改。卜慶君就與位于上地附近的航天城的負責人協(xié)調，在共用水電的情況下，劃撥出了附近的兩塊土地作為工作區(qū)和生活區(qū)。

記得那是1997年1月16日，距離春節(jié)還有三天，北斗地面中心的基建經費也最終敲定。

四

就在決策指揮層為這個項目奔忙的同時，北斗研發(fā)團隊的科學家也一直在進行著自己的工作。他們?yōu)樽约憾ǔ龅哪繕耸?ldquo;保八爭七” ——第一顆衛(wèi)星的發(fā)射時間保證在1998年，爭取提前到1997年。

但是一切遠比設想的要復雜。

由于北斗系統(tǒng)的奠基理論為雙星定位，那么地面上的第三個點就需要有精確的地面高程，即地面高低分布的精確數(shù)據(jù)。對于科學家來說，這個高程數(shù)據(jù)是一個極為龐大的數(shù)字化工程。“我們有三十年海量的測繪資料，但這些資料都是紙質的，必須全部數(shù)字化。”總參測繪局一位資深專家回憶說，“這就需要功能強大的計算機。但那個時候，擁有這樣的計算機都很困難。”

在總參測繪局局長袁樹友少將的記憶中，這項龐大的數(shù)字化工程是從1996年開始的。“那時候咱們的銀河計算機也滿足不了需求，專家還是建議購買國外的設備。”袁樹友對記者說。最終，巨型計算機引入了北斗計劃。

在北斗系統(tǒng)籌備之初，這些早已熟悉GPS的科學家為自己提出要求。“導航精度要高，要有自己的創(chuàng)新。”北斗系統(tǒng)副總設計師譚述森說。他所指的創(chuàng)新，是指北斗系統(tǒng)獨有的、GPS不具備的短報文通信功能。

“這120個字的短信功能有時候非常重要，用戶之間可以互相聯(lián)系。比如汶川地震的時候，所有通信都斷了，救援隊就依靠這個功能。”一位院士專家如實說。

除此之外，科學家們還制定了導航反應的標準，在5秒之內必須有所反饋。“其實5秒都會覺得時間長，咱們必須從用戶的角度出發(fā)。如果過了幾分鐘沒有導航顯示，那你肯定認為這機器壞了。所以從一開始，我們這制定了5秒的標準。”譚述森說。

為了達到這些標準，北斗衛(wèi)星發(fā)射時間推遲了兩年。直到2000年10月，北斗導航系統(tǒng)的第一顆衛(wèi)星才正式送入軌道。而在此六個月之前，北斗系統(tǒng)的理論奠基人陳芳允已經因病去世。

“他去世的時候，我去他家了。唉……”卜慶君老人嘆了口氣。陳芳允最終沒能看到自己的理論成為現(xiàn)實。

時隔兩月，第二顆衛(wèi)星成功發(fā)射。此刻，從提出理論，到發(fā)射衛(wèi)星上天，北斗計劃已經走過15年。

在最初的雙星定位理念實現(xiàn)的同時，北斗總師孫家棟開始把自己的擔憂擺上桌面。“當時就擔心如果兩顆星當中有一顆壞了怎么辦。我就覺得這個問題很為難，無論如何也得向領導匯報。”孫家棟對記者回憶。于是，經過申請，又補發(fā)了兩顆備份星。而在一切都看似順利推進的時候，麻煩再次降臨。北斗一期和二期之間銜接的一顆衛(wèi)星發(fā)射成功之后突然全部斷電，完全報廢。為此，研究團隊緊急制定了一個名為“泰山計劃”的方案，這樣的工作一直持續(xù)到當年年底，以保證北斗計劃一期和二期的順利交接。

2003年12月開始，北斗系統(tǒng)正式開通開始向國內用戶提供服務。作為測量技術手段，雖然目前北斗系統(tǒng)的應用還遠不如GPS一樣完善，但以往一直依賴于GPS授時、導航的用戶，開始多了一種選擇——而這從長遠來說，無論是從國家戰(zhàn)略層面，還是在經濟利益層面，都具有重要意義。

2007年2月，北斗二代論證會召開，已經退休的很多領導仍到會參加。會議上，專家評估后宣布，當12顆衛(wèi)星布網完成后，北斗系統(tǒng)的年產值可能達到500億。

如今，中國軍隊的導航和授時方式已經逐步由GPS向北斗轉換，而金融、電力、漁政和森林防火等民間領域也逐漸嘗試使用北斗系統(tǒng)。2010年12月18日，北斗系統(tǒng)成功發(fā)射了第七顆衛(wèi)星。目前，北斗系統(tǒng)進入了衛(wèi)星發(fā)射布網的高峰期。按計劃，到2020年，北斗將與GPS一樣，成為一個向全球提供服務的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。為人類貢獻了“司南”的中華民族，通過北斗計劃，進入了定位和授時的宇航時代。

 

 

2010年11月16日，第八屆中國國際航空航天博覽會在廣東珠海市開幕，代表“北斗導航”工程的天地一體衛(wèi)星運行沙盤在展會上亮相。

北斗應用：近千億元的大蛋糕

同世界其他大國一樣，衛(wèi)星導航等許多高新技術往往源于軍事，最先用于國防，而最終將主要在民用領域顯示其市場價值。中國北斗系統(tǒng)建成以后年產值可達近千億元，但要在已經被GPS壟斷的市場后來居上，則并非易事

美國GPS系統(tǒng)的研發(fā)始于1973年，而衛(wèi)星導航技術引起廣泛關注，則要到近二十年以后的海灣戰(zhàn)爭中。當時，美國的飛機、導彈、水面艦艇等依靠GPS這一撒手锏，發(fā)動起一場各軍兵種集團作戰(zhàn)的戰(zhàn)爭，向全世界詮釋了現(xiàn)代戰(zhàn)爭的內涵和規(guī)則。

隨著GPS向民用開放，它所蘊藏的巨大商機被發(fā)掘。近年來，中國的衛(wèi)星導航產業(yè)發(fā)展迅速，但95%的應用都是建立在美國GPS之上。“如果一旦國際關系生變異或發(fā)生戰(zhàn)事，殃及中美關系，美國關閉覆蓋中國區(qū)域的GPS信號，后果將不堪設想。”總參謀部測繪局局長袁樹友少將對記者說。

這早有先例可循，北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)發(fā)起人之一、國防科工委原副主任沈榮駿院士告訴記者，1996年臺灣海峽局勢緊張的時候，中國軍隊開展了一次大規(guī)模軍事演習，在關鍵時候，發(fā)現(xiàn)GPS信號忽然中斷。經過專家調查分析，結論是人為造成的信號中斷。

“他們干擾你一下，在你的上空加一顆衛(wèi)星讓你打不準，或者讓你根本就收不到信號，這是可以做到的。”中科院院士楊元喜對記者說。他進一步指出，中國在這方面的安全隱患非常明顯，“我們的電力部門用的是GPS，我們的銀行體系、交通體系、電力部門、網絡部門、Email用的全是GPS，只要美國人稍微做一點手腳，我們的系統(tǒng)就可能全部癱瘓。更不用說是戰(zhàn)略武器，只要人家把時間稍微調整一點，我們的武器就可能同步不起來，會造成巨大失誤。”

記者走訪的諸多專家，幾乎都強調一點：事關國家核心利益的戰(zhàn)略部門如軍事、金融、交通、電力等部門，一定要用中國自己的北斗系統(tǒng)。

軍用帶動民用

大約從2004年開始，北斗系統(tǒng)逐步在中國軍事部門推廣使用。其中一個最典型的例子，是前幾年的一次反恐行動，即在喀什地區(qū)清剿一個恐怖訓練營。“新疆軍區(qū)領導說，他們當時靠的是兩個工具，一個直升機，另一個就是北斗。那個地方地形很復雜，這兩樣法寶幫助他們解決了問題。”中國衛(wèi)星導航應用管理中心副主任楊寶峰告訴記者。

據(jù)楊寶峰介紹，目前，北斗系統(tǒng)應用于軍隊武器，通過該系統(tǒng)提高這些武器的精度。此外，北斗還廣泛應用于邊防巡邏當中。“比如新疆的邊防團，他們出去巡邏別的可以不帶，但北斗必須帶。通過北斗系統(tǒng)，指揮所可以隨時監(jiān)測掌控情況。”

雖然中國軍隊越來越多地使用北斗系統(tǒng)，但尚未達至“強制使用”階段。“因為我們有些裝備是從國外進口的，原來的系統(tǒng)就帶有GPS。今后，會逐漸從限制過渡到限制、禁止。”楊寶峰說。

但他也指出，研發(fā)能夠兼容各種系統(tǒng)的用戶機將是一個趨勢，“我們不完全排除GPS、格洛納斯，或者伽利略在中國的應用，因為每個系統(tǒng)都有它本身的弱項。所以，我們計劃研發(fā)一種兼容的用戶機，既能接收北斗的信號，又能接收其他系統(tǒng)的信號，這對我們來講也是一個非常好的應用方式。但我們也要強調獨立自主性，即在GPS出問題的時候，我們的北斗不受干擾。”

與其他系統(tǒng)的應用功能相比，北斗一個最具特色的優(yōu)勢是它的短報文通信功能。也就是說，使用GPS可以確定自己的位置，但不能把自己的信息傳達出去，而北斗系統(tǒng)通過獨有的短信功能，可以向有關方面?zhèn)鬟_信息。“比如在戰(zhàn)爭中，通過這一功能，我們不僅知道自己的位置，還能向友鄰和上級報告我們的位置和時間校準等數(shù)值。用我們測繪的語言來講，就是時間基準和空間基準的問題，這對作戰(zhàn)來講是非常重要的。”總參測繪局袁樹友局長說。

民用市場亟待拓展

2003年，北斗系統(tǒng)應用主管部門上報國務院和中央軍委，建議批準北斗系統(tǒng)向民用領域提供服務。

“軍隊和國防應用的數(shù)量相對于系統(tǒng)的民用數(shù)量來講，簡直是小巫見大巫。北斗全球系統(tǒng)建成之后，民用將占據(jù)北斗系統(tǒng)用戶總量的95%以上。”北斗系統(tǒng)總工程師孫家棟院士告訴記者。

據(jù)中國衛(wèi)星導航應用管理中心常務副主任趙康寧介紹，目前，北斗的用戶以集團用戶為主。除了國防部門以外，漁政、水文測報、交通運輸監(jiān)控和森林防火部門是北斗的主要用戶。在這些部門里，北斗系統(tǒng)的使用占到30%左右。

因為北斗的特點，尤其是其短報文通信的功能，特別得到漁政、水文監(jiān)測和森林防火部門的青睞。“現(xiàn)在南海、東海等漁政部門主動放棄了GPS，而全部改用北斗了。為什么不用GPS呢?GPS只能告訴你所在位置的經緯度，而在海洋里，光知道經緯度意義不大，周圍都是海。但如果使用北斗，如果有臺風，漁政部門就可以通知所有漁民;而如果一艘孤獨的漁船在茫茫大海上出現(xiàn)危險，也可以通過北斗發(fā)短信求助，漁政系統(tǒng)可以立即告訴你離你最近的漁船在什么地方，最快的救援需要多長時間等等。”趙康寧說。

由此可見，北斗系統(tǒng)的優(yōu)越性在搶險救災時尤其突出。事實上，普通百姓第一次聽聞北斗系統(tǒng)的名字，多是在2008年汶川地震期間。當時，在基礎設施損壞、通信中斷的情況下，中國衛(wèi)星導航應用管理中心為救援部隊緊急配備了一千多臺“北斗一號”終端機，實現(xiàn)了各點位之間、點位與指揮部之間的直線聯(lián)絡，為指揮救災發(fā)揮了重要作用。趙康寧首率救災小分隊跑遍北川、綿竹，“北斗短信快報”使成千上萬人獲救，至今他一直感慨萬千!

除了導航、通信以外，北斗的一個重要功能是授時。在軍事領域，聯(lián)合攻擊炸彈之所以能夠精確地打擊目標，是因為其通過衛(wèi)星定位和高精度授時來對目標進行多維鎖定。而在民用領域，精度授時的概念則對金融和電力部門尤其重要。

“我打個比方：假如我們借美國2000億美元，應該今天的零點之前還，但如果我們在零點零一秒還，一天的利息會是一個龐大的數(shù)字，差一秒即損失很多錢。”楊元喜院士如此形容精度授時的意義。

而在電力部門，“假如電力傳輸設備運行時間不同步，輕則運行設備失控，影響正常輸供，重則造成整個地區(qū)電網癱瘓。”國智恒電力管理科技公司董事長呂建光告訴記者，“而且，由于時間不同步，很難及時排查事故原因。”

目前，中國電力行業(yè)接收GPS授時信號是免費的，GPS授時終端價格低廉，然而，“免費午餐”意味著美國不承諾對任何應用所產生的問題負責。2007年，曾有某省電網公司對其負責區(qū)域的電網GPS授時設備進行檢查，發(fā)現(xiàn)設備完好率不足60%。為了解決這個問題，中國衛(wèi)星導航定位應用管理中心牽頭，聯(lián)合相關企業(yè)自主研發(fā)了一個“北斗電力全網時間同步管理系統(tǒng)”，這一研究成果正在國家電力電網中推廣應用。

少年北斗的煩惱

在2007年2月北斗二代的論證會上，專家論證認為北斗系統(tǒng)建成以后，年產值可達到500億元。然而，在被 GPS壟斷的民用市場，北斗的推廣必然是一個緩慢的過程，急需破解產業(yè)困局。

“在全球四大衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)中，北斗系統(tǒng)的建設經歷曲折，但扎實穩(wěn)健，有著自己“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略。首先解決中國衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的有無問題;然后是完善系統(tǒng)功能，擴大工作區(qū)域;最后建成中國特色的全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。但是相比較而言，北斗系統(tǒng)還很年輕，有很多路要走。”總參測繪局局長袁樹友局長坦而言之。

國防科工委原副主任沈榮駿院士告訴記者，北斗衛(wèi)星導航試驗系統(tǒng)在1994年立項時，系統(tǒng)的設計最大用戶量為80萬。而自2003年12月15日，第一代北斗導航定位系統(tǒng)建成并正式開通運行以來，累計用戶數(shù)量剛突破7萬，這個數(shù)字還不到設計容量的十分之一。

整體用戶數(shù)量少是困擾北斗系統(tǒng)應用的主要原因之一。“在全球四大衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)中，北斗系統(tǒng)的建設急需破解產業(yè)困局。”總參測繪局局長袁樹友少將表示。

相當一部分人埋怨北斗系統(tǒng)的終端價格昂貴，而GPS終端物美價廉。事實上，GPS的終端之所以越來越便宜，就是因為用戶數(shù)量不斷上升推動GPS的產業(yè)化。

“上世紀90年代中期，李嘉誠先生的兒子李澤楷先生專程從國外帶過來送給我們GPS車載終端，索尼牌的，價格高得不得了，按當時的匯率計算，一臺要5萬元左右。按照現(xiàn)在的物價計算，我們能買多少臺北斗啊?”沈榮駿說，“現(xiàn)在為什么GPS終端便宜了?用戶多了嘛!現(xiàn)在全球的GPS用戶數(shù)以億計，我們北斗才多少的量啊?”

用戶數(shù)量和終端價格是一對矛盾，此長彼消，不光影響價格，還直接決定了終端機的大小和款式。隨著用戶的不斷增加，北斗系統(tǒng)也有了手持機，接近手機大小。

“從技術上來講，其實還主要是產品化的問題。就像電器、手機那樣，如果要做得很小、很精細，我們在工藝上還有差距。北斗的終端機要像GPS做的那么小，可能還有一個過程。”趙康寧說。

業(yè)內人士的共識是，北斗的應用推廣，需要政策和市場的雙重努力。“政府應當加大政策支持力度，制定相關行業(yè)政策和產業(yè)標準。”孫家棟說。

中國的北斗系統(tǒng)，是上世紀80年代才剛剛實施的航天工程。“特別是2003年，北斗一代系統(tǒng)正式開通服務以來，隨著系統(tǒng)應用規(guī)模的不斷擴大，漸漸需要在國家的層面，要有統(tǒng)一協(xié)調組織的機制和機構，以適應迅速發(fā)展的衛(wèi)星導航定位產業(yè)。”沈榮駿院士很坦誠。

“北斗系統(tǒng)最終要走向市場，”楊寶峰說，“我們要發(fā)射35顆衛(wèi)星，投資600億元，這么大的投入，是需要市場支撐的。”他認為，北斗系統(tǒng)的應用在國內市場應占到70%以上才算合理，而要達到這個目標并非易事，需付出巨大的努力。

目前，GPS的ICD密碼和接收技術向全世界公開，世界各地廠商隨時可以制造GPS接收器，GPS不用投一分錢就可以迅速搶占市場。而北斗的ICD碼未公開，廠商要生產接收機，必須到有關部門申請，這也就在一定程度上限制了用戶的增加。多頭監(jiān)管帶來的內耗，無疑也是體制之痛。

但是，如果ICD密碼公開，也可能導致國外廠家率先研發(fā)北斗終端機芯片，對剛剛起步的北斗系統(tǒng)民用開發(fā)廠商將是個不小的沖擊。

如何權衡此間的糾結與矛盾，是擺在北斗系統(tǒng)面前的一個挑戰(zhàn)。這一挑戰(zhàn)在2012年前后將顯得尤為突出。

隨著北斗系統(tǒng)的不斷擴大，這一龐大系統(tǒng)的管理工作也日漸繁重復雜。美、俄均成立了專門的高層機構，協(xié)調管理衛(wèi)星導航定位與授時，由軍方直接管理著衛(wèi)星導航系統(tǒng)。美國GPS系統(tǒng)即由國家天基PNT執(zhí)行委員會統(tǒng)一管理，該委員會由美國國防部和交通部共同主持，隸屬于白宮，直接協(xié)調國務院、內務部、參謀長聯(lián)席會議、商務部、國土安全部、國家航空航天局等部門。

“我們也需要在國家層面，組建高于現(xiàn)有各個相關部門的機構，以適應迅速發(fā)展的衛(wèi)星導航定位產業(yè)。”沈榮駿坦言?！　?/p>

 

 

2010年12月17日，第7顆北斗導航衛(wèi)星發(fā)射前的星箭對接。12月18日，第7顆北斗導航衛(wèi)星成功進入太空。

“天眼”的宇宙江湖

作為導航衛(wèi)星領域的新兵，中國的北斗計劃在面臨國際競爭的同時，也要利用規(guī)則尋求發(fā)展與合作

在美國人發(fā)射首顆全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星32年后，由中國人建造的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)終于來到了啟動的前夜。

然而，北斗系統(tǒng)面對的卻是一個逐漸擁擠的軌道空間，這里遵從的是先來后到、對號入座的游戲規(guī)則，簡單的叢林法則并不能為國際成員搶奪更多的軌道資源。面對人類共有的外太空資源，兼容、互通的軌道頻率才是實現(xiàn)全球導航真正無盲區(qū)的解決之道。

人造星座

距離我們頭頂上空約2萬公里的中地球軌道，密布著源自多國的人造星座。

這些“星座”由各國的數(shù)十顆衛(wèi)星組成。它們像圖釘一樣被準確地“釘”在地球上方的位置上，隨地球自轉。由于要在任何時間覆蓋地球的任意角落，一套正常運作的導航系統(tǒng)需要24顆衛(wèi)星才可以滿足全球用戶的需求，因此中地球軌道范圍內近年來始終比較擁擠。

現(xiàn)在，這一軌道中就包括了人們熟知的美國GPS全球定位系統(tǒng)。它遍布全球的24顆衛(wèi)星占據(jù)了距離地表20200公里處的6條“黃金軌道”，相當于坐上了頭等艙。今天，地球上的任意地點均被4顆GPS衛(wèi)星同時覆蓋，并可以被衛(wèi)星即時鎖定、追蹤，和好萊塢影片中的情節(jié)一樣。

但GPS并非目前唯一正在運行的導航系統(tǒng)。由前蘇聯(lián)啟動的全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)格洛納斯(GLONASS)的24顆衛(wèi)星和GPS“星座”呈首尾相接，排列于距地面19100公里的軌道。經過多年修復，濃縮了俄羅斯人宇航技術精華的導航系統(tǒng)如今也足以覆蓋整個地球，并且俄羅斯仍在投入資金壯大其導航衛(wèi)星隊伍。

就在美、俄兩國占據(jù)導航衛(wèi)星區(qū)域半壁江山的同時，主要工業(yè)國家也在逐步實現(xiàn)其對太空導航資源的占用，就連一部分沒有實現(xiàn)導航技術突破的國家也不甘落后，計劃于近年啟動各自的導航系統(tǒng)，太空勢必更加擁擠。

目前，中國的北斗系統(tǒng)已有7顆衛(wèi)星處于中地球軌道之內，而歐盟主導的“伽利略”系統(tǒng)(Galileo Program)亦有2顆試驗性衛(wèi)星在運行。

一些致力于區(qū)域導航的國家也在行動。由日本開發(fā)的“準天頂”衛(wèi)星系統(tǒng)(Quasi-Zenith Satellite System)已于今年9月發(fā)射了第一顆衛(wèi)星，它將用于日本本國的導航。印度區(qū)域導航系統(tǒng)的首顆衛(wèi)星也初步計劃于2011年年底發(fā)射。

各國導航系統(tǒng)的設計師們深知，經過30多年的開發(fā)，軌道中用于安插導航衛(wèi)星的位置資源已十分有限。然而，他們仍然必須絞盡腦汁想出新辦法，為本國的衛(wèi)星們找到安穩(wěn)的棲息之地。

“任何一個導航系統(tǒng)，單獨運行起來都是脆弱的。目前，各國的導航系統(tǒng)的可靠性仍然不夠高，導航衛(wèi)星仍然容易受到自然或人為的干擾。”多年參與國際導航合作工作的科技部國家遙感中心副主任景貴飛對《中國新聞周刊》表示，“但是，每個國家都需要本國使用的導航系統(tǒng)是可靠的。”

由于各國對導航系統(tǒng)可靠性的要求極為嚴苛，盡管美、俄兩大系統(tǒng)已經在全球范圍運行，但是擁有一套獨立衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，哪怕其功能只是區(qū)域性的，對本國的軍事、交通、通信等方面來說依然關鍵。因為一旦主導國家的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)發(fā)生變動，作為用戶的其他國家就可能受到極大影響，甚至連自己的武器都可能失效。

高地之爭

由于中地球軌道的資源有限，先到位的導航系統(tǒng)，便占據(jù)軌道位置最佳、發(fā)射頻率最穩(wěn)定的空間，相當于占領了戰(zhàn)略高地。

導航衛(wèi)星的先行者GPS先到先得。美國人的24顆衛(wèi)星得以均勻地廣泛分布在6個軌道面上，每顆衛(wèi)星均距離地面約1.7萬公里。這套系統(tǒng)的衛(wèi)星可以為地球上任意地點連續(xù)發(fā)射固定頻率的信號。只要普通用戶裝有便攜式接收機，無論身處陸地、海上還是空中，都能收到GPS全球統(tǒng)一的固定信號，民用信號的定位精度是10米。

近年來，GPS經過多次升級，它的軍事作戰(zhàn)屬性讓其在武器授時、即時追蹤等關鍵技術方面擁有絕對優(yōu)勢。截至目前，GPS仍是世界上公認的最為成熟和完善的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

實際上，GPS的絕對優(yōu)勢還體現(xiàn)在它的世界市場占有率，世界上絕大多數(shù)用戶依賴的仍是GPS的24顆衛(wèi)星。而中國的很多廠商都根據(jù)GPS的參數(shù)和接口生產接收器，銷售給國內外的用戶。盡管GPS不為中國的廠商投資一美元，卻有中國境內的許多座工廠為其制造終端。

而在導航技術專家眼中，如果參考GPS系統(tǒng)作為行業(yè)領頭羊樹立的“高標準、嚴要求”，其他各國導航系統(tǒng)與之還有“若干數(shù)量級”的差距。如今，各國只能在美國人占領的軌道資源以外的太空區(qū)域布局各自的導航系統(tǒng)。在資源已經十分有限的情況下，各國的騰挪空間也微乎其微，在一定的設計范圍內展開“近身肉搏”成為唯一選擇，所以各國系統(tǒng)的優(yōu)劣已并不明顯。

作為與GPS共同支撐國際導航系統(tǒng)的俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)，它的24顆衛(wèi)星分布范圍就狹窄許多，僅僅占了3 條軌道上。這種空間布局相對GPS更考驗科學家的腦力。

俄羅斯科學家想出的辦法是，由于與GPS的軌道平面相差僅1000公里，所以格洛納斯需要采取與GPS不同的衛(wèi)星發(fā)射頻率。而這樣的差異恰恰可以讓格洛納斯提高對高緯度地區(qū)的覆蓋，并進一步防止整個衛(wèi)星導航系統(tǒng)同時被敵方干擾。

然而，上世紀90年代的運作失效，摧毀了用戶對格洛納斯的信心。在前蘇聯(lián)解體后，俄羅斯下滑的國民經濟讓國家失去了維護其導航系統(tǒng)的能力。在2001年之前，幾乎三分之二的格洛納斯導航衛(wèi)星因為失修淪為太空廢鐵。所幸俄羅斯近年來加強了對其導航系統(tǒng)的維護，失效的衛(wèi)星目前也逐步恢復使用，俄羅斯還將投入數(shù)十億美元用于系統(tǒng)的升級。作為俄羅斯的戰(zhàn)略合作伙伴，印度也參與到了該系統(tǒng)的投資中。

但格洛納斯的不幸仍在繼續(xù)。2010年12月5日，從俄羅斯拜科努爾發(fā)射場升空的三顆格倫納斯導航衛(wèi)星在升空后偏離軌道，墜落在太平洋。俄羅斯總統(tǒng)梅德韋杰夫在不久前的國情咨文中曾表示，格洛納斯導航系統(tǒng)應在年底部署完成。目前看來這已成為不可能完全的任務。

“格洛納斯系統(tǒng)還是很值得關注，然而各國在看到它經歷了‘過山車’式的發(fā)展后，對這套系統(tǒng)缺乏足夠信心，這一點對于系統(tǒng)工程的前景是不小的麻煩。”景貴飛說。

此外，為了優(yōu)先保證軍事用途，格洛納斯系統(tǒng)目前對外開放的民用信號的定位精度僅為30米，這與GPS系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)有較大差距，這一劣勢使格洛納斯在與其他導航系統(tǒng)的國際市場競爭中處于下風。

說到導航定位的精度，目前沒有任何系統(tǒng)可以和處于實施階段的伽利略系統(tǒng)相媲美。該系統(tǒng)確定的全球定位精度要比GPS還要精確10倍，誤差可達到1米以內。就連中國的導航技術人員也贊嘆其設計的完美程度。

“伽利略設計得太完美了，比GPS強，比北斗強，但這樣一來它的技術就非常復雜。要把它的功能都實現(xiàn)就很難，并且需要很長時間。”中國衛(wèi)星導航應用管理中心楊元喜院士對《中國新聞周刊》記者說。

歐洲科學家還為伽利略設定了最大限度的兼容，伽利略接收器不僅接受本系統(tǒng)信號，還可以接受GPS和格洛納斯兩大系統(tǒng)的信號，對于渴望獲得穩(wěn)定導航的用戶，這種優(yōu)越性如虎添翼。

然而，歐洲人的伽利略目前遇到的最大困難與當年俄羅斯人相似。據(jù)歐洲媒體報道，歐盟在伽利略項目的建設預算方面存在十億歐元左右的資金缺口，這對于尚未從金融危機中恢復的歐洲各國都是不小的負擔。資金問題令歐洲和世界遲遲見不到號稱“完美”的超級系統(tǒng)大發(fā)神威，歐洲人的導航系統(tǒng)推進不見起色。

歐盟委員會發(fā)言人回答記者書面采訪時透露，伽利略系統(tǒng)的第1和第2顆工作衛(wèi)星有望在2011年下半年發(fā)射，第3、4顆衛(wèi)星的升空時間也被部署在2012年上半年。

“我們預計將在2014至2015年之間部署18顆導航衛(wèi)星。屆時，一部分初步的導航公共服務項目，例如搜救服務等，將付諸使用。其他商用導航服務將隨著導航衛(wèi)星的進一步增加而適時啟用。”這位發(fā)言人表示。

但即便歐盟的新一輪計劃成功實施，伽利略的啟用時間也比最初計劃推遲了將近十年。

而相比之下，中國北斗系統(tǒng)建設正穩(wěn)步推進。雖然中國的導航系統(tǒng)在設計精度上不如歐洲的伽利略，僅為10米，但目前的衛(wèi)星部署速度讓北斗系統(tǒng)得以按計劃擴展為世界上第三套正常運行、實用的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

新兵入列

“北斗”系統(tǒng)的快速崛起受到了包括美國、歐洲各國在內的密切關注。2010年1月以來連續(xù)發(fā)射5顆北斗工作衛(wèi)星的計劃，更令外界對Compass(北斗系統(tǒng)的英文名稱)的戰(zhàn)略意圖產生了種種聯(lián)想。

2010年10月在意大利都靈舉行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際委員會第五屆大會期間，負責北斗導航系統(tǒng)的中國官員，透露了中國北斗的部署計劃和使用頻段。

不過，在這次會議上，歐盟官員也表達了對北斗系統(tǒng)在頻段使用上的意見。一直為伽利略計劃擱置而犯愁的歐洲官員，面對北斗的強勢推進態(tài)度尷尬。

“在北斗系統(tǒng)計劃使用的頻段，伽利略系統(tǒng)實際上擁有優(yōu)先權。我們認為，兩套系統(tǒng)在同一頻段重疊運行，可能發(fā)生有害干擾，還可能引起兩套系統(tǒng)的沖突。”歐盟歐洲委員會在接受《中國新聞周刊》采訪時重申了伽利略的立場。

對此，中方一直堅持自己的意見：按照國際電聯(lián)的規(guī)定和程序，中方對此導航頻段的使用具有同等優(yōu)先權。

據(jù)一名知情人透露，有中國學者向歐洲方面提問：“頻段重疊等于干擾嗎?頻段重疊等于不兼容嗎?請回答Yes或No。”

這個提問難住了歐洲方面的技術人員，雙方爭執(zhí)不下。結果還是國際電信聯(lián)盟的一位官員介入，才緩和了爭論。

曾多次參加國際導航系統(tǒng)協(xié)調會議的楊元喜說，在海外參會，最大的感受是但凡聽到關于北斗的討論，幾乎都是正面少、負面多，“這是不公平的!”楊元喜說。

“有人把北斗描繪成一個‘trouble maker’(麻煩制造者)或是干擾者。當然，他們不會公開這么講，但這個潛臺詞總是讓人不舒服。事實上，北斗是貢獻者。”一位業(yè)內專家對記者說。

在觀察家看來，歐洲人的為難與伽利略計劃推進不順有直接的關系。

2003年10月，經過近兩年的談判，中歐領導人在第六次首腦峰會期期間簽署了《中華人民共和國與歐洲共同體及其成員國關于民用全球衛(wèi)星導航(伽利略計劃)合作協(xié)議》，并于次年進一步簽署《中國國家遙感中心和伽利略聯(lián)合執(zhí)行體關于伽利略計劃合作協(xié)議》。按照兩份協(xié)議的內容，中國政府計劃通過向伽利略項目投資2億歐元的方式，購買伽利略項目的民用導航服務，并參加伽利略的開發(fā)項目。伽利略計劃一度是中歐之間最大的科技合作項目，中國也成為參加伽利略計劃的第一個非歐盟成員國。

然而，伽利略計劃的投資方式卻于近年來發(fā)生轉變，歐盟各國從商業(yè)投資團體手中全盤接管了嚴重超支的伽利略(計劃中投資為34億歐元)。近10億歐元的超支負擔以及各國對伽利略的不同意見，讓伽利略寸步難行。而此時，北斗卻加速超車，雙方合作的格局就此改變。

不過目前，中歐雙方關于伽利略計劃的合作協(xié)議依然有效?？萍疾恐睂俚闹袊鴩疫b感中心與歐盟歐洲委員會企業(yè)與工業(yè)總司之間的交流仍然十分密集，有時幾乎每星期都有。

“現(xiàn)在的問題對于伽利略和北斗來說都是利益攸關的問題。我們已經向北斗團隊提出了相關建議，雙方正在密切磋商。”歐盟歐洲委員會發(fā)言人表示。

負責北斗計劃的專家坦言，面對中歐導航系統(tǒng)合作的兩難境地，沒有最佳方案，而只有相對較好的選擇。

“雙方競爭目前仍然存在。”景貴飛表示，“但現(xiàn)在需要通過雙邊和多邊會談解決的主要問題：一旦系統(tǒng)建成，北斗和伽利略、GPS、甚至格洛納斯之間，究竟是替代還是互補。”

“在國際導航領域，北斗還是一個剛剛入行的新人。即便未來開放了北斗的接口，北斗依然需要利用西方主導的國際規(guī)則，通盤考慮自己在全球導航市場上的發(fā)展。”中國衛(wèi)星導航應用管理中心總工程師柳其許說。

歐盟委員會發(fā)言人對記者表示，歐盟完全支持中國發(fā)展自己的導航系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)可以通過合作取得積極成果。“在新的合作框架下，雙方有新機遇為廣大用戶提供兼容、互通的導航信息。”

2012年，全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際委員會將在中國舉行年會。楊元喜認為，這給北斗提供了一次難得的機會。

“我想，屆時關于北斗如何成為國際導航系統(tǒng)的‘貢獻者’的討論，將會超過關于‘麻煩制造者’的爭論。”楊元喜說。

景貴飛也表示，“雙方真正的合作才剛剛開始有些味道。”

 

 

4月10日4時47分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運載火箭，成功將第八顆北斗導航衛(wèi)星送入太空預定轉移軌道。這是一顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星。這次發(fā)射是今年北斗導航系統(tǒng)組網衛(wèi)星的第一次發(fā)射，也是我國“十二五”期間的首次航天發(fā)射。

“這里頭需要有很多技術力量，要靠我們自己。”

需要用一大段的篇幅，才可能較完整地寫下孫家棟的頭銜。在學術上，他是中國科學院院士;如果結合當今中國科學領域最炙手可熱的名詞如 “北斗”“嫦娥”，那他是北斗導航衛(wèi)星第二代應用衛(wèi)星的工程總師，也是中國探月工程總設計師;如果提及榮譽，他是中國“兩彈一星”功勛科學家，國家最高科學技術獎獲得者……

中國空間技術研究院在1967年成立之初，孫家棟擔任中國第一顆人造地球衛(wèi)星技術負責人。從此孫家棟開始與衛(wèi)星結緣，先后擔任了中國第一顆遙感探測衛(wèi)星、第一顆返回式衛(wèi)星的技術負責人、總設計師。在中國自主研制發(fā)射的100個航天飛行器中，由孫家棟擔任技術負責人、總設計師或工程總師的就有34顆，被業(yè)界公認為中國的“衛(wèi)星之父”。

2010年底的一天，孫家棟在中國航天科技集團的辦公室里接受了記者的專訪，評述北斗計劃發(fā)展歷程以及中國衛(wèi)星整體發(fā)展狀況。

衛(wèi)星導航功能是如何醞釀出來的?

孫家棟：1957年，蘇聯(lián)第一顆衛(wèi)星上天。在那個年代，上天很不容易，科學家們所有的精力都集中在怎么將衛(wèi)星送上去。至于送上去后干什么，當然也有少數(shù)科學家證明研究，但重點還是集中在這個夢想—怎么樣擺脫地球引力的束縛，即上天。第一顆衛(wèi)星上天后，老百姓很激動很興奮，給科學家的震動也很大。

衛(wèi)星上天后，科學家們就開始想如何讓它為人類服務。衛(wèi)星有三個方面的用途：信息傳遞、信息獲取和導航。信息傳遞，比如說電視、通信。因為有了衛(wèi)星，奧運會才能一夜之間傳播到世界各地，才能成為一大筆盈利。

所謂的信息獲取，就是氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、天文衛(wèi)星等等。相當于在衛(wèi)星上裝一個照相機，通過這個方法觀測地球或者太陽等其他星星。美國剛剛宣布說發(fā)現(xiàn)了離地球最近的黑洞，形成的時間也很短，才30多年。這個發(fā)現(xiàn)對科學的推動是非常厲害的，這也就是依靠了衛(wèi)星的信息獲取功能。

再往下發(fā)展，科學家們就想，衛(wèi)星發(fā)射上去之后，能不能把衛(wèi)星當成一個自然星體去觀察呢?這就講到了導航問題。人類航海，一開始就是用北斗星來導航，通過測量北斗星的高度來換算出相應的地球緯度。有了人造衛(wèi)星之后，能不能用它來導航呢?這個問題比較復雜。因為北斗星離人們很遠，角度變化很小。此外，經過人們長期的觀察，跟北斗星之間的相對位置是可以換算出來的。而人造衛(wèi)星圍繞地球轉動很快，觀察計算起來很難。所以帶著這個問題，科學家們開始想盡一切辦法，動了很多腦筋。

經過大量科學研究之后，科學家們在理論上把這個問題摸索清楚了。一顆衛(wèi)星傳遞下來的信號，經過處理以后，與地球的圓面交叉以后，在地面上畫個圓環(huán)。假設有兩顆衛(wèi)星，就畫個圓環(huán)，兩個圓環(huán)一定有兩個交叉點，所以當你接到兩個衛(wèi)星的信號的時候，你一定在這兩個交叉點的其中一個。假設你能接到三顆衛(wèi)星的信號，那么第三顆星和這兩顆星間又有一個交叉點，你所在那個交叉點一定是三顆星信號的交叉點。就這樣，利用天上三四顆衛(wèi)星傳下來的無線信號和地面的關系，經過一些復雜的數(shù)學處理以后，就可以做到精確定位。

但這又有另外一個問題：衛(wèi)星圍繞著地球在動，你怎么樣保證隨時隨地都能看見四顆星呢?所以，光有四顆星是不夠的，得圍繞地球多打星。這樣算來算去，得圍繞地球做一個網，這個網里有24顆衛(wèi)星。

這個理論是美國人先提出來的。美國的GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)圍繞地球發(fā)射24顆衛(wèi)星，就可以保證在人類活動的大部分地區(qū)，任何時間地點都可以同時看到四顆星，可以滿足導航定位的問題。

美國GPS開始發(fā)展的時候，你就有所接觸了嗎?

孫家棟：那個時候，中國剛剛粉碎“四人幫”，改革開放初期。1979年鄧小平到美國訪問，就向美國總統(tǒng)提出來采購兩個大項目，一個是通訊衛(wèi)星，一個是遙感衛(wèi)星地面接收站。后來，我第一次作為中國代表團成員，到美國去采購通訊衛(wèi)星。代表團里還有中國科學院和廣播電視部的同志。我們在美國停留40多天，和美國航天局的人接觸，給我印象特別深。當時，GPS剛開始起步，他們給我們講，GPS是要提供全球性服務的。事實上，GPS系統(tǒng)也是一步一步不斷在調整和改進。一開始，GPS的目的性很強，就是為軍事服務，但是辦成了以后，美國人就漸漸發(fā)現(xiàn)民用領域的作用特別大。

中國的衛(wèi)星發(fā)展過程有什么特點?導航衛(wèi)星又是如何起步的?

孫家棟：1970年中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅”號上天以后，我感覺國家對于航天事業(yè)的指導方針是非常明確的，可以歸納為四個字，就是發(fā)展“急用”和“實用”項目。當時，提出來先發(fā)展“尖兵”，也就是監(jiān)控衛(wèi)星。后來就開始研制返回式衛(wèi)星。前者是信息傳遞，后者就是信息獲取。在這個基礎上，就開始搞通訊衛(wèi)星，因為部隊需要通訊。通訊衛(wèi)星沒上天以前，通訊就靠鐵路邊上的一排電線桿子。到了80年代初，就開始搞氣象衛(wèi)星。

80年代中期，有科學家開始反復探討衛(wèi)星導航問題，我印象最深的，是以陳芳允為代表提出的雙星定位理論。結合我們國家的特點，經濟實力的情況，以及在國際上的地位，科學家們在一塊反復研究這個問題。得出的第一個意見是，我們國家在那個年代暫時還沒有建設全球性衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的需求。其次，要結合國家的經濟實力，得有個長遠的規(guī)劃。根據(jù)當時中國的經濟實力，如果要搞一個全球性的衛(wèi)星系統(tǒng)，經濟上難以承受。第三，那個時候的技術水平也難以保障，如果搞全球的導航定位，技術上需要克服很多困難。

但是，我們也認為，當時國家雖然沒有全球性的需要，但從長遠考慮，今后建立全球性的導航定位系統(tǒng)，對于本國經濟發(fā)展一定是需要的。

北斗系統(tǒng)現(xiàn)在開始推廣民用，在應用方面，北斗系統(tǒng)面臨什么挑戰(zhàn)?

孫家棟：我們要給使用者樹立信心，比如航天段的保證，不能說今天發(fā)六顆星，明天就壞三顆，那么誰還買你這個終端機?另外，地面管理等等也都是一套很復雜的系統(tǒng)，要對用戶負責，出現(xiàn)問題要給予及時有效的反饋與服務。此外，不能對軍用和民用區(qū)別看待。在和平時期，民用其實更重要。

總之，一定要讓用戶覺得方便可靠。GPS在市場上有如此大的份額，你不可能把他都擠出去。我的想法是，我們要加強和美國GPS的聯(lián)系，盡量做到互操作，同時不影響我們系統(tǒng)的獨立自主。也就是說，讓我們的用戶機既可以接受GPS的信號，又能接受北斗的信號，兩個信號可以同時綜合使用，提高精度。如果GPS搞“小動作”，可以把它關閉掉，我們自己的北斗可以獨立工作。這種芯片要靠我們自己開發(fā)，別人是不可能給你開發(fā)的。所以，這里頭需要有很多技術力量，要靠我們自己。不過，我想，要開發(fā)個芯片也不是什么難事。

我們使用的所有終端設備，要特別強調國產化。假如到了2020年，北斗的產值是四五千個億，而其中有三千個億是買外國的零部件回來裝的，中國的附加值就一千個億——咱們千萬別干這個事。在這個問題上，國家要下決心。

關于北斗系統(tǒng)的應用，我感覺當前形勢還是很好的，各級領導都開始認識到民用領域的重要性。我感覺再有個兩三年時間，北斗系統(tǒng)基本組成一個區(qū)域網，到那個時候，北斗的應用會達到一個高潮。 ★