打造世界的中国北斗 专访北斗三号导航卫星首席总设计师
从2000年10月北斗一号第一颗试验卫星成功发射，到2020年6月23日北斗三号最后一颗全球组网卫星升空，20年来，44次发射，中国先后将4颗北斗试验卫星，55颗北斗二号、三号组网卫星送入太空，开启了中国“星网”导航全球的时代。北斗三号导航卫星首席总设计师谢军是重要的亲历者，《面对面》特别推出《国之重器-总师访谈录》在北京专访了谢军。
【完成不可能完成的任务】
2004年，北斗二号卫星导航系统正式立项。已经有22年工作经验、曾参与东方红二号甲通信卫星、风云二号气象卫星等重大项目研制的谢军出任北斗二号卫星系统总设计师。
北斗二号卫星导航系统是在北斗一号的基础上，从原来只为中国提供服务，扩展到覆盖亚太地区，需要14颗卫星支持，同时还要攻克一些基础性的难题。但是，根据国际电联规定，导航卫星的频率资源和轨道位置资源自申请日起时限为7年，超时不用自动作废。这意味着，他和团队只有三年时间，攻破基础性的难题，并在2007年4月17日之前，把卫星打上太空。
2007年3月31日，在首颗北斗二号导航卫星发射前的最后检测中，卫星上的应答机出现概率异常，时间不等人，谢军与技术人员一次连续工作72小时，终于找到故障原因，解决了问题。2007年4月14日凌晨，北斗二号系统第一颗中圆轨道试验卫星被成功送入太空。但这距离履行国际电联的规定，还差一个关键动作。
谢军：按照向国际电联承诺的，我们实际上不光要把卫星发上去，而且要把卫星所携带的无线电信号发射到地面，让地面的人能够接收到你的信号，在打开星上导航信号功率放大器的时候，我是有点担心，因为卫星的微波部件上天之前，可能会在地面携带一些潮气，还没有释放干净，一种微波现象可能就会产生放电。放电以后会把设备有些表面烧蚀，烧蚀的后果可能就会使这个产品不能正常使用你所设计的功能。
记者：这个发生率高不高？
谢军：地面研制过程中我们还时常会碰到，我跟同事商量完以后，还是决定要一步一步进行设备加电，打开放大器，最后结果非常好，我们也说具有风险且成功的一次决策。
2007年4月16日20时14分，谢军果断做出决定，下令试验卫星上的有效载荷产品加电开机。一小时三十二分钟后，地面系统正确接收到了卫星播发的导航信号，这一刻，距离国际电联规定的空间频率申请失效时间，仅剩2个小时。
记者：你会把那次成功归结于幸运还是归结于其他？
谢军：我觉得有一定的幸运成分在里头，这些幸运成分我也在说，我们要有敢于担当的勇气，但是担当的勇气不是简单盲目，应该还是要大量地面实验数据支持。
谢军：航天工程应该讲都是高风险的。应对故障以及故障出现以后的影响，我们必须充分判断好，不可能说上个月打的卫星出了问题后不解决，后面还接着打等等。所以北斗人可能相对来讲，在这几年经受的考验更多一些。
【300万年误差1秒】
从2004年立项到2012年完成，北斗二号卫星导航系统的定位精度从北斗一号的20-30米，提高为水平和高程均为10米，接近当时的GPS民用标准。定位精度的提高需要卫星上多项关键技术和零部件的支撑，这其中就包括有着“导航卫星心脏”之称的原子钟。
2006年，由于进口原子钟无法按时供货，致使北斗二号建设工程差点夭折。这件事深深地刺痛了谢军，他认识到，作为一个航天大国，中国必须要有独立的时频基准系统，这就需要突破原子钟这一技术难关。
谢军：在工程立项的时候，我都觉得这个东西怎么可能完成？像灯泡一样的东西，要通过微波场给它激励，让它产生能级的跃迁，要把这个东西转化成光信号，转化成电信号。我们几家单位在北斗二号做原子钟的时候都非常困难，经常到卫星总体需要交付原子钟的时候，都是紧赶慢赶，连滚带爬，不能按时交付。
当时，研制出的第一台星上原子钟产品在工作中经常信号突跳，精度很差。谢军自己的专业也不是研究原子钟的，他只能泡在一线上，和研制原子钟的专家一起分析问题，想方设法攻克难关，三年之后，他们跨过了原子钟这道坎。
谢军：攻坚克难，大家锁定目标心往一处想，劲往一处使，一步步走下来。这里头确实感觉到非常有意思，有一种成就感。
北斗工程的建设，促进了多个领域的基础研究，并进而形成工程技术上的突破，以原子钟为例，北斗卫星目前使用的原子钟，授时精度相当于300万年仅有1秒的误差，达到了国际一流水平。
【打造世界的中国北斗】
在完成北斗二号系统建设后，谢军开始担任北斗三号工程副总设计师、北斗三号导航卫星首席总设计师。
全球组网，全球服务，是北斗三号的目标和承诺，但这一目标和承诺要基于中国卫星地面站基本在中国境内的现状来实现。谢军带领团队花了近5年的时间，研究并设计了星间链路高轨和中轨结合的方案，首创了星间链路和混合星座的架构体系，星间链路在空中为北斗三号的30多颗导航卫星建了一个“群”，只要依靠国内的地面站，就可管理全球的卫星，解决了海外布站、卫星境外监测的难题。
谢军：大家看到的可能是我们最终在西昌卫星发射中心发星的这样一个结果，实际上在研制过程中，我们厂房里头经常存在着十几颗卫星并行在进行测试，一些年轻的设计师，特别是搞测试的，基本上没有时间概念，到了工位以后就开始测，而且一个人要管好几颗卫星。
谢军：我记得有一年除夕我们就在这，感觉好像该过除夕了，还是给大家轻松一下，就去食堂办了几桌，大家吃饺子，吃着吃着就没人了。测试一线人员吃几个饺子以后，马上又回去测试了。那个过程我感觉不是那么轻松，但是大家也感觉到能为国家的重大工程贡献一份力量，我想他们心里头肯定都是有一个想法，就是一定要把自己本职工作干好，不要让节点耽误在自己手里。
伴随北斗卫星导航系统的建设，是卫星导航160多项核心技术和500多种关键零部件的创新与突破。北斗三号卫星所有单机的国产化率从80%提高到了100%，这使得中国成为继美国、俄罗斯之后，世界上第三个拥有全球卫星导航系统的国家。
谢军：这一台设备是非常典型的，院里头部署的关键技术攻关的一个代表，我们为了做这个同时研发了一些北斗卫星所需要的特殊功能模块，所以有的人也叫它芯片，这个工艺也是基于我们国家目前可以批量生产的航天上可用的工艺，北斗系统立足于国内基础，别人能做成小米粒的，我可能做成一个黄豆大的，我只要能用就行，实现整个系统最优。
2020年6月23日完成了北斗三号最后一颗星发射之后，谢军的工作重点转到了在轨卫星的保障和监测评估上。同时，谢军和团队启动了下一代北斗系统建设发展体系的论证，开始了关键技术攻关，到2035年之前，他们要设计构建一个以北斗系统为核心的国家综合授时导航定位体系。
记者：到2035年我们要完成全球卫星导航授时系统，是一个什么样的系统？
谢军：现在我们基本上是地表以及地表上空1000公里的范围内，我们都让用户得到很好的导航定位授时服务。下一个系统我们可能还要解决一下更高的空间。从定位的精度上，要解决像现在我们大家都在期望的自动驾驶等等这些厘米级的导航需求。
荐读
虚幻引擎中的拉斯维加斯实景三维模型
美国国家地理空间情报局(NGA) 与Maxar续签了全球增强 GEOINT 交付 (G-EGD) 计划的合同
《慧天地》敬告
《慧天地》公众号聚焦国内外时空信息科技前沿、行业发展动态、跨界融合趋势，发现企业核心竞争力，传播测绘地理信息文化，为时空信息类相关专业学子提供日常学习、考研就业一站式服务，打造政产学研金服用精准对接的平台。
《慧天地》借鉴《读者》办刊理念，把时空信息领域的精华内容汇聚到平台上。我们高度重视版权，对于精选的每一篇推文，都会在文章开头显著注明出处，以表达对作者和推文引用平台版权的充分尊重和感谢；对于来源于网络作者不明的优质作品，转载时如出现侵权，请后台留言，我们会及时删除。感谢大家一直以来对《慧天地》的关注和支持！
——《慧天地》运营团队
投稿、转载、商务等合作请联系
微信号：huitiandi321
邮箱：geomaticshtd@163.com