“北斗”璀璨：共和国勋章获得者孙家栋的故事

黄传会

他站在那里，仰望着天空——蔚蓝色的苍穹明净如水，广阔无垠。一轮弯月银光淡柔，几颗星星若隐若现。

60多年来，他主持以我国第一颗人造地球卫星东方红一号为代表的45颗卫星的研制和发射，主持我国月球探测、北斗导航重大航天工程的研制工作，为我国突破人造卫星技术、卫星遥感技术、地球静止轨道卫星发射和定点技术、导航卫星组网技术和深空探测技术作出了重大贡献。他是我国人造卫星技术、深空探测技术和卫星导航技术的开创者之一。

仰望着星空，他在描绘“中国星座”的辉煌蓝图……

他就是共和国勋章获得者孙家栋。

天上有颗北斗“星”

2004年3月，中国绕月工程正式启动，孙家栋被任命为绕月探测工程总设计师。同年12月，继上世纪90年代担任北斗一号系统工程总设计师后，他再次被任命为北斗二号系统工程总设计师。75岁的孙家栋进入他一生中最忙碌的时期。

一肩挑着“北斗”，一肩压着“探月”。“星星”与“月亮”紧密相伴。常常上午开“北斗”会，下午又要研究“探月”。孙家栋恨不得长出三头六臂。

70多岁的人了，长年累月在外面跑，一进家门，孙家栋常常累得连话都不愿多说。他的夫人魏素萍心细，发现每次出差回来，老伴的双脚都有些浮肿，肯定是走路走多了累的。此后，每次出差前她帮装箱子时，都要带一双布鞋。

老伴的温馨，让孙家栋心头一热。然而，此时孙家栋心中想的却是北斗、北斗。

1989年2月，美国全球定位系统（简称GPS）成功发射第一颗组网工作卫星。1994年美国将24颗卫星部署在6个地球轨道上，GPS系统覆盖率达到全球98%。俄罗斯1995年完成了格洛纳斯系统卫星星座的组网布局。

孙家栋坐不住了，他知道卫星导航系统对于国家建设和国防建设的重大意义。他更清楚，一个国家假如使用别人的卫星导航系统，无异于将命运的绳索交给别人。

1983年陳芳允院士提出了双星定位的设想。1994年，国家批准北斗一号立项。自此直至2014年，孙家栋一直担任北斗工程总设计师，带领北斗人逐步探索出具有中国特色的“三步走”发展战略：第一步，2000年建成北斗一号系统（北斗卫星导航试验系统），为中国用户提供服务;第二步，2012年，建成北斗二号系统，为亚太地区用户提供服务;第三步，2020年建成北斗全球系统，为全球用户提供服务。

1994年12月，孙家栋被任命为北斗一号系统工程总设计师。重任在肩的孙家栋满腔热血、满怀激情。

北斗一号卫星系统总设计师范本尧曾说：“北斗一号卫星最初的研制规划中，计划在东方红二号甲卫星双自旋卫星平台基础上研制一种导航卫星专用平台。但这类卫星平台没有太阳翼，功率比较小。为这个平台我们做了很多次试验，但都没有成功，耗费了大量精力。”

在孙家栋的建议下，北斗一号卫星平台转而采用东方红三号卫星的三轴稳定平台。路子顺了，大大加快了卫星的研制进度。

北斗初建，遇到一个瓶颈问题——信号快速捕获。能否实现对信号的“快速精跟”，成为决定北斗一号系统整体性能，甚至左右整个工程进展的关键。

1995年，国防科技大学在读博士王飞雪和同学雍少为、欧钢获知这一信息，摩拳擦掌，跃跃欲试。他们用4万元从北京买回一台当时算是比较先进的台式计算机，把一个不到10平方米的仓库，简单地收拾一下当作试验室。没有仪器，就东凑西借。那些日子，他们每天工作十七八个小时，饿了就泡袋方便面，累得眼皮都撑不开时，就冲杯浓咖啡提神，直到实在困得不行，才打开行军床小憩。

一次次论证，一次次推翻重来。孙家栋对这个年轻的团队给予全力支持，他说：“攻关，最重要的是要创新。”

王飞雪另辟蹊径，提出了一种新的算法：“全数字化快速捕获信号与接收技术方案”，他们通过测试得到的第一批“快捕精跟”数据，效果远远超过了大家的期望值。3年后，星地对接现场，显示器上脉冲“闪耀”，信号捕捉成功。

2000年10月31日、12月21日，长征三号甲运载火箭分别将第一、第二颗北斗导航试验卫星送入地球同步轨道，建成了北斗一号系统。

双星组成的北斗一号系统能全天候、全天时地提供卫星导航信息，还具备短报文通信服务能力。我国成为继美国、俄罗斯之后，第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

“让我们自己也成为巨人”

仰望星空，孙家栋的眉心微微蹙在一起，无形的压力和紧迫感爬上心头。

星载原子钟像一只“拦路虎”，横在北斗二号系统面前。时间和空间位置信息，都是一个国家重要的战略资源。卫星的位置信息和星上精准的时间信息，是导航卫星最核心的两大参数。

星载原子钟被称为导航卫星的“心脏”。如果原子钟误差1纳秒（10亿分之一秒），就意味着定位会有0.3米误差。

当时世界上只有少数几个国家具备星载原子钟的研制能力，由于中国当时的技术基础还比较薄弱，只好去国外买。北斗一号卫星用的两只原子钟是进口的，指标很低，算是勉强能用。

北斗二号卫星研制初期本想走老路，还去国外买。但国外好几家都以保密为由，一口回绝了。后来，好不容易找到欧洲一家厂商，答应卖给我们一款产品，技术参数基本够用，正准备签合同。没想到除了价格一涨再涨，对方还附加了一系列霸王条约：比如卖给我们的产品，档次要比他们用于伽利略导航系统的低一个级别;发货时必须等待他们国家有关部门批复等。

孙家栋对现北斗三号系统工程副总设计师、时任北斗二号卫星系统总设计师谢军说：“我们再也不能对进口产品存在依赖性了。星载原子钟必须下决心自己搞，就是砸锅卖铁也要做出自己的品牌。”

在工程办公室组织下，孙家栋带领有关机关、谢军等专家去几家科研单位调研。当时参与原子钟研发的有北京大学、中国科学院武汉物理与数学研究所、中国空间技术研究院西安分院、航天科工集团203所等。

在中国科学院武汉物理与数学研究所研究员梅刚华的办公室，至今还珍藏着几抽屉的试验品，这些试验品见证了课题组20年来的艰难求索。梅刚华说：“刚开始的时候，我们做出的原子钟的精度与西方发达国家的差距是两个数量级。原子钟的核心部件微波腔只有一个胶卷大小，要在里面特定位置打几个槽，测量宽度和深度，当时没有计算机模拟仿真，只能靠人工一点点摸索、一点点打磨。”仅这一项技术，他们就进行了上百次试验。最终，具有全新结构和工作原理的开槽管式微波腔研制成功。

终于，有3家科研单位分别研制成功各有特色、具有完全自主知识产权、满足北斗系统工程要求的星载原子钟——中国终于有了自主研发的原子钟。

那天，孙家栋亲自见证了4台完全符合技术要求的国产原子钟，装载在北斗二号系统首颗卫星上。

2007年大年初三，北斗系统高级顾问、时任北斗二号系统工程副总设计师李祖洪和时任北斗二号卫星系统总设计师谢军，带着试验队将北斗二号第一颗卫星运到西昌卫星发射中心。检测设备安装就位，便开始了200个小时的不間断加电测试，模拟卫星和有效载荷在太空连续工作的状态。从工程总指挥到技术人员，大家一起排班，分分秒秒，紧盯着数据，不敢有丝毫大意。

两个多月，马不停蹄，每天都是超负荷工作。

4月14日凌晨，北斗二号系统第一颗卫星，终于顺利升空。5时16分，太阳翼帆板成功展开。

在指控中心，孙家栋注视着面前的大屏幕，神色淡定，心中却是波涛翻涌。他知道一场真正的考验才刚刚开始——再过不到72个小时，我国向国际电信联盟申请的导航信号频点就将过期作废。卫星仅仅发射成功还不算，必须在72小时内顺利开机、正常运转，而这一切，谁也不敢打保票。

太空中的频率资源十分有限。2000年4月17日，我国向国际电信联盟申请导航卫星的轨道位置和频率资源，国际电信联盟辟出两小段资源作为卫星导航合法使用频段。根据国际电信联盟“谁先占有谁先用”的原则，必须在7年有效期内发射导航卫星，并成功接收传回信号，逾期则自动失效。

因此，一个新的问题摆在了面前：卫星入轨后，按规范操作，卫星要在真空环境下暴露5天后再开启设备。提前开启，很有可能引发微波信号大功率微放电，导致卫星报废。可是再等5天，势必错失国际电信联盟规定的最后期限。

16日20时14分，我国申请的空间频率有效期只剩下不到4小时。

孙家栋从座席上站了起来，拧眉沉思了片刻，与在座的有关同志会商后果断决策：“加电开机！”

当晚，十几家终端设备厂家，在北斗系统主控站的一个大操场上，把接收机摆成一大排，技术人员在焦急中不时仰望漆黑的夜空，等待着一个“精灵”——那个来自远方的信号。

“有了！”不知谁最先喊了起来。

21时46分，地面系统正确接收到了卫星播发的B1导航信号。

21时54分，接收到了卫星播发的B2导航信号。

22时03分，接收到了卫星播发的B3导航信号。

整个大操场上欢声雷动。

此时，离国际电信联盟限定的时间仅剩2小时。

犹如世界杯比赛的“压哨破门”，北斗系统申请的卫星导航信号频率与轨位资源保住了，中国北斗在最后时刻，拿到了进军全球卫星导航系统俱乐部的“入场券”。

孙家栋感慨万千，说：“这些年来，我们曾想站在‘巨人的肩膀上，可‘巨人不仅不让我们站，而且还卡我们、压我们。在事实面前，我们终于醒悟过来了。靠别人靠不住，只有靠自己，拼搏努力，让我们自己也成为‘巨人，让中国的航天也成为‘巨人！”

星耀全球

2009年，北斗三号系统正式启动建设。北斗三号系统将建成拥有24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星，共30颗卫星组成的全球卫星导航系统。

在第一次大系统协调会上，孙家栋明确提出：“我支持工程大总体提出的所有星载产品必须百分之百国产化的意见建议”，真正做到“北斗星、中国芯”。他的态度充满坚决。

这是一位老科学家集大半生科研经历的亲身感受，包括曾经有过的深刻教训。核心技术引进不来，买不到，唯有自主创新，大胆突破。作为北斗系统工程的总设计师，孙家栋除了要为这项巨大的工程进行科学设计，还必须为整个工程划定一条底线——“核心技术自主可控”便是这条底线，同时也是北斗系统的“生命线”。

孙家栋带领中国北斗人，坚守着这条“生命线”。

2014年12月，时任北斗系统工程副总设计师杨长风接任北斗系统工程总设计师，孙家栋被聘任为高级顾问。

北斗三号系统最大的亮点是星间链路。这是我国北斗由区域迈向全球的关键，也是一个少有经验可借鉴的新难题。

浩瀚银河遥相望，星间链路搭桥梁。国防科大、中科院、中国空间技术研究院分别组织队伍攻关。

2015年3月，由中科院微小卫星创新研究院研制搭载星间链路的卫星发射成功，正式开启星间链路验证工作。

同年8月，由中国空间技术研究院研制的两颗北斗三号试验卫星成功在轨建立星间链路，标志着我国成功验证了全球导航卫星星座自主运行核心技术，为建立全球卫星导航系统迈进一大步。北斗团队再一次交出了令世界震惊、令国人满意的答卷！

那天，孙家栋到一线了解星间链路的验证情况。他说：“此前，我们面前也遇到了‘大渡河，别无选择，我们只能选择强渡。今天，我高兴地看到，我们已经渡过了‘大渡河。我又一次感受到了自主创新的蓬勃生命力。”

忽然，孙家栋发现站在眼前的都是面生的年轻人，两眼一亮，问其中一名技术骨干：“小伙子，今年多大了？”

“孙老，我29岁。”

“29岁，多年轻啊！”

看着身旁的年轻人，孙家栋高兴地说：“我今天很高兴，星间链路验证取得关键性突破。但让我更欣慰的是，有你们这支年轻的队伍，这说明我们的北斗事业永远年轻，中国的航天事业永远朝气蓬勃！”

2020年6月23日9时43分，西昌卫星发射中心，长征三号乙运载火箭成功将北斗三号系统最后一颗全球组网卫星发射上天。

从1994年北斗一号系统立项伊始，30万人接力奋斗了26年，梦想终于实现，北斗星耀全球。

一个民族的智慧，一个国家的创造力，往往需要一些标志性的成果来证明。北斗系统体现出中国速度，凝结着中国智慧，展现了中国志气，而这些，是任何东西都不能替代的！