從2000年10月北斗一號(hào)第一顆試驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射，到2020年6月23日北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星升空，20年來，44次發(fā)射，中國(guó)先后將4顆北斗試驗(yàn)衛(wèi)星，55顆北斗二號(hào)、三號(hào)組網(wǎng)衛(wèi)星送入太空，開啟了中國(guó)“星網(wǎng)”導(dǎo)航全球的時(shí)代。北斗三號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星首席總設(shè)計(jì)師謝軍是重要的親歷者，《面對(duì)面》特別推出《國(guó)之重器-總師訪談錄》在北京專訪了謝軍。

　　【完成不可能完成的任務(wù)】

　　2004年，北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式立項(xiàng)。已經(jīng)有22年工作經(jīng)驗(yàn)、曾參與東方紅二號(hào)甲通信衛(wèi)星、風(fēng)云二號(hào)氣象衛(wèi)星等重大項(xiàng)目研制的謝軍出任北斗二號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師。

　　北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是在北斗一號(hào)的基礎(chǔ)上，從原來只為中國(guó)提供服務(wù)，擴(kuò)展到覆蓋亞太地區(qū)，需要14顆衛(wèi)星支持，同時(shí)還要攻克一些基礎(chǔ)性的難題。但是，根據(jù)國(guó)際電聯(lián)規(guī)定，導(dǎo)航衛(wèi)星的頻率資源和軌道位置資源自申請(qǐng)日起時(shí)限為7年，超時(shí)不用自動(dòng)作廢。這意味著，他和團(tuán)隊(duì)只有三年時(shí)間，攻破基礎(chǔ)性的難題，并在2007年4月17日之前，把衛(wèi)星打上太空。

　　2007年3月31日，在首顆北斗二號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射前的最后檢測(cè)中，衛(wèi)星上的應(yīng)答機(jī)出現(xiàn)概率異常，時(shí)間不等人，謝軍與技術(shù)人員一次連續(xù)工作72小時(shí)，終于找到故障原因，解決了問題。2007年4月14日凌晨，北斗二號(hào)系統(tǒng)第一顆中圓軌道試驗(yàn)衛(wèi)星被成功送入太空。但這距離履行國(guó)際電聯(lián)的規(guī)定，還差一個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作。

　　謝軍：按照向國(guó)際電聯(lián)承諾的，我們實(shí)際上不光要把衛(wèi)星發(fā)上去，而且要把衛(wèi)星所攜帶的無線電信號(hào)發(fā)射到地面，讓地面的人能夠接收到你的信號(hào)，在打開星上導(dǎo)航信號(hào)功率放大器的時(shí)候，我是有點(diǎn)擔(dān)心，因?yàn)樾l(wèi)星的微波部件上天之前，可能會(huì)在地面攜帶一些潮氣，還沒有釋放干凈，一種微波現(xiàn)象可能就會(huì)產(chǎn)生放電。放電以后會(huì)把設(shè)備有些表面燒蝕，燒蝕的后果可能就會(huì)使這個(gè)產(chǎn)品不能正常使用你所設(shè)計(jì)的功能。

　　記者：這個(gè)發(fā)生率高不高？

　　謝軍：地面研制過程中我們還時(shí)常會(huì)碰到，我跟同事商量完以后，還是決定要一步一步進(jìn)行設(shè)備加電，打開放大器，最后結(jié)果非常好，我們也說具有風(fēng)險(xiǎn)且成功的一次決策。

　　2007年4月16日20時(shí)14分，謝軍果斷做出決定，下令試驗(yàn)衛(wèi)星上的有效載荷產(chǎn)品加電開機(jī)。一小時(shí)三十二分鐘后，地面系統(tǒng)正確接收到了衛(wèi)星播發(fā)的導(dǎo)航信號(hào)，這一刻，距離國(guó)際電聯(lián)規(guī)定的空間頻率申請(qǐng)失效時(shí)間，僅剩2個(gè)小時(shí)。

　　記者：你會(huì)把那次成功歸結(jié)于幸運(yùn)還是歸結(jié)于其他？

　　謝軍：我覺得有一定的幸運(yùn)成分在里頭，這些幸運(yùn)成分我也在說，我們要有敢于擔(dān)當(dāng)?shù)挠職猓菗?dān)當(dāng)?shù)挠職獠皇呛?jiǎn)單盲目，應(yīng)該還是要大量地面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。

　　謝軍：航天工程應(yīng)該講都是高風(fēng)險(xiǎn)的。應(yīng)對(duì)故障以及故障出現(xiàn)以后的影響，我們必須充分判斷好，不可能說上個(gè)月打的衛(wèi)星出了問題后不解決，后面還接著打等等。所以北斗人可能相對(duì)來講，在這幾年經(jīng)受的考驗(yàn)更多一些。

　　【300萬年誤差1秒】

　　從2004年立項(xiàng)到2012年完成，北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度從北斗一號(hào)的20-30米，提高為水平和高程均為10米，接近當(dāng)時(shí)的GPS民用標(biāo)準(zhǔn)。定位精度的提高需要衛(wèi)星上多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和零部件的支撐，這其中就包括有著“導(dǎo)航衛(wèi)星心臟”之稱的原子鐘。

　　2006年，由于進(jìn)口原子鐘無法按時(shí)供貨，致使北斗二號(hào)建設(shè)工程差點(diǎn)夭折。這件事深深地刺痛了謝軍，他認(rèn)識(shí)到，作為一個(gè)航天大國(guó)，中國(guó)必須要有獨(dú)立的時(shí)頻基準(zhǔn)系統(tǒng)，這就需要突破原子鐘這一技術(shù)難關(guān)。

　　謝軍：在工程立項(xiàng)的時(shí)候，我都覺得這個(gè)東西怎么可能完成？像燈泡一樣的東西，要通過微波場(chǎng)給它激勵(lì)，讓它產(chǎn)生能級(jí)的躍遷，要把這個(gè)東西轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。我們幾家單位在北斗二號(hào)做原子鐘的時(shí)候都非常困難，經(jīng)常到衛(wèi)星總體需要交付原子鐘的時(shí)候，都是緊趕慢趕，連滾帶爬，不能按時(shí)交付。

　　當(dāng)時(shí)，研制出的第一臺(tái)星上原子鐘產(chǎn)品在工作中經(jīng)常信號(hào)突跳，精度很差。謝軍自己的專業(yè)也不是研究原子鐘的，他只能泡在一線上，和研制原子鐘的專家一起分析問題，想方設(shè)法攻克難關(guān)，三年之后，他們跨過了原子鐘這道坎。

　　謝軍：攻堅(jiān)克難，大家鎖定目標(biāo)心往一處想，勁往一處使，一步步走下來。這里頭確實(shí)感覺到非常有意思，有一種成就感。

　　北斗工程的建設(shè)，促進(jìn)了多個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，并進(jìn)而形成工程技術(shù)上的突破，以原子鐘為例，北斗衛(wèi)星目前使用的原子鐘，授時(shí)精度相當(dāng)于300萬年僅有1秒的誤差，達(dá)到了國(guó)際一流水平。

　　【打造世界的中國(guó)北斗】

　　在完成北斗二號(hào)系統(tǒng)建設(shè)后，謝軍開始擔(dān)任北斗三號(hào)工程副總設(shè)計(jì)師、北斗三號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星首席總設(shè)計(jì)師。

　　全球組網(wǎng)，全球服務(wù)，是北斗三號(hào)的目標(biāo)和承諾，但這一目標(biāo)和承諾要基于中國(guó)衛(wèi)星地面站基本在中國(guó)境內(nèi)的現(xiàn)狀來實(shí)現(xiàn)。謝軍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)花了近5年的時(shí)間，研究并設(shè)計(jì)了星間鏈路高軌和中軌結(jié)合的方案，首創(chuàng)了星間鏈路和混合星座的架構(gòu)體系，星間鏈路在空中為北斗三號(hào)的30多顆導(dǎo)航衛(wèi)星建了一個(gè)“群”，只要依靠國(guó)內(nèi)的地面站，就可管理全球的衛(wèi)星，解決了海外布站、衛(wèi)星境外監(jiān)測(cè)的難題。

　　謝軍：大家看到的可能是我們最終在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)星的這樣一個(gè)結(jié)果，實(shí)際上在研制過程中，我們廠房里頭經(jīng)常存在著十幾顆衛(wèi)星并行在進(jìn)行測(cè)試，一些年輕的設(shè)計(jì)師，特別是搞測(cè)試的，基本上沒有時(shí)間概念，到了工位以后就開始測(cè)，而且一個(gè)人要管好幾顆衛(wèi)星。

　　謝軍：我記得有一年除夕我們就在這，感覺好像該過除夕了，還是給大家輕松一下，就去食堂辦了幾桌，大家吃餃子，吃著吃著就沒人了。測(cè)試一線人員吃幾個(gè)餃子以后，馬上又回去測(cè)試了。那個(gè)過程我感覺不是那么輕松，但是大家也感覺到能為國(guó)家的重大工程貢獻(xiàn)一份力量，我想他們心里頭肯定都是有一個(gè)想法，就是一定要把自己本職工作干好，不要讓節(jié)點(diǎn)耽誤在自己手里。

　　伴隨北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，是衛(wèi)星導(dǎo)航160多項(xiàng)核心技術(shù)和500多種關(guān)鍵零部件的創(chuàng)新與突破。北斗三號(hào)衛(wèi)星所有單機(jī)的國(guó)產(chǎn)化率從80%提高到了100%，這使得中國(guó)成為繼美國(guó)、俄羅斯之后，世界上第三個(gè)擁有全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家。

　　謝軍：這一臺(tái)設(shè)備是非常典型的，院里頭部署的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的一個(gè)代表，我們?yōu)榱俗鲞@個(gè)同時(shí)研發(fā)了一些北斗衛(wèi)星所需要的特殊功能模塊，所以有的人也叫它芯片，這個(gè)工藝也是基于我們國(guó)家目前可以批量生產(chǎn)的航天上可用的工藝，北斗系統(tǒng)立足于國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)，別人能做成小米粒的，我可能做成一個(gè)黃豆大的，我只要能用就行，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)。

　　2020年6月23日完成了北斗三號(hào)最后一顆星發(fā)射之后，謝軍的工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)到了在軌衛(wèi)星的保障和監(jiān)測(cè)評(píng)估上。同時(shí)，謝軍和團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)了下一代北斗系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展體系的論證，開始了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，到2035年之前，他們要設(shè)計(jì)構(gòu)建一個(gè)以北斗系統(tǒng)為核心的國(guó)家綜合授時(shí)導(dǎo)航定位體系。

　　記者：到2035年我們要完成全球衛(wèi)星導(dǎo)航授時(shí)系統(tǒng)，是一個(gè)什么樣的系統(tǒng)？

　　謝軍：現(xiàn)在我們基本上是地表以及地表上空1000公里的范圍內(nèi)，我們都讓用戶得到很好的導(dǎo)航定位授時(shí)服務(wù)。下一個(gè)系統(tǒng)我們可能還要解決一下更高的空間。從定位的精度上，要解決像現(xiàn)在我們大家都在期望的自動(dòng)駕駛等等這些厘米級(jí)的導(dǎo)航需求。