原創(chuàng) 盧鋆 我是科學(xué)家iScientist 

北斗跟我們?nèi)粘Ｉ钣惺裁绰?lián)系？就像水、電、氣一樣——我們感覺不到它的存在，但已經(jīng)實(shí)實(shí)在在地享有它的服務(wù)。

我覺得我這一輩子和星星有冥冥中的緣分。

2020年8月22日，“我是科學(xué)家”第24期演講現(xiàn)場(chǎng)，北京跟蹤與通信技術(shù)研究所高級(jí)工程師、北斗地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師盧鋆帶來(lái)演講：《作為北斗人，我們想讓萬(wàn)里之外的星星燈塔，為全球人類照亮航程》。

盧鋆演講視頻：

以下為盧鋆演講實(shí)錄：

大家好，我是盧鋆，來(lái)自北京跟蹤與通信技術(shù)研究所。我是一個(gè)北斗人，從事的主要工作包括北斗系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、試驗(yàn)驗(yàn)證、以及國(guó)際合作等等。

上世紀(jì)80年代，我所的老所長(zhǎng)、“兩彈一星”功勛科學(xué)家陳芳允院士提出了“雙星定位通信”的設(shè)想，北斗的夢(mèng)想從這里起航。

幾十年的發(fā)展歷練成就和孕育了北斗技術(shù)總體團(tuán)隊(duì)——我就是北斗技術(shù)總體團(tuán)隊(duì)的一員。北斗技術(shù)總體團(tuán)隊(duì)與工程各大系統(tǒng)一起，包括衛(wèi)星系統(tǒng)、運(yùn)載火箭系統(tǒng)、發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)、地面測(cè)控系統(tǒng)、運(yùn)控系統(tǒng)、星間鏈路運(yùn)行管理系統(tǒng)以及應(yīng)用驗(yàn)證系統(tǒng)，幾代北斗人接續(xù)奮斗、共同努力拼搏，造就了北斗的今天。

今年6月23日，是北斗系統(tǒng)的一個(gè)大日子。

這一天，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將北斗第55顆導(dǎo)航衛(wèi)星（也是北斗三號(hào)的最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星）發(fā)射升空，標(biāo)志著北斗全球系統(tǒng)完成部署，北斗圓夢(mèng)全球。

7月31日，習(xí)近平總書記在人民大會(huì)堂鄭重宣布，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通。

目前，北斗已經(jīng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和大眾消費(fèi)各個(gè)領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。

你可能會(huì)問，它跟我們?nèi)粘Ｉ钣惺裁绰?lián)系？

北斗就像水、電、氣一樣——我們感覺不到它的存在，但已經(jīng)實(shí)實(shí)在在地享有它的服務(wù)。比如，現(xiàn)在大陸入網(wǎng)的智能手機(jī)，70%以上都裝有北斗的芯片。

今年也是脫貧攻堅(jiān)決戰(zhàn)決勝之年，以農(nóng)業(yè)應(yīng)用舉例：播種、插秧、灌溉、施肥和收割等工作，有了北斗厘米級(jí)精度的加持，就可以很高效地種植，確保顆粒歸倉(cāng)。這幅我和拖拉機(jī)的合影，是去年去突尼斯參加中阿北斗合作論壇后拍攝的。

發(fā)到朋友圈后，我的很多朋友和同事都調(diào)侃我：你去了北非的明珠突尼斯，怎么發(fā)了一張和拖拉機(jī)的合影？

其實(shí)，這張照片非常有意義，因?yàn)檫@臺(tái)拖拉機(jī)是突尼斯第一臺(tái)裝有我們北斗接收機(jī)的農(nóng)機(jī)設(shè)備。

中國(guó)的北斗正在逐漸成為世界的北斗。

今年洪澇災(zāi)害頻發(fā)，在抗洪澇災(zāi)害方面，北斗也發(fā)揮了非常重要的作用。

前段時(shí)間，湖南常德石門縣發(fā)生了泥石流災(zāi)害，正是得益于山區(qū)堤壩上裝了北斗的高精度設(shè)備，我們才能在堤壩發(fā)生形變的時(shí)候提前告警，提前疏散了當(dāng)?shù)厝罕姡苊庠斐扇藛T傷亡和不可挽回的損失。

北斗的分米級(jí)精度，在今年的新冠肺炎疫情中提供了非常重要的科技抗疫硬核力量。

疫情發(fā)生后，北斗工程師第一時(shí)間帶著高精度的測(cè)繪設(shè)備馳援雷神山和火神山醫(yī)院建設(shè)，大部分放線測(cè)量都能一次完成，爭(zhēng)取了很多寶貴的時(shí)間。所以，雷神山和火神山醫(yī)院能夠在十多天里就完成建設(shè)。

北斗還有一項(xiàng)獨(dú)門秘笈，可以用導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)短信——也即短報(bào)文通信服務(wù)。這是美國(guó)GPS、俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)和歐盟伽利略系統(tǒng)所不具備的。

它有什么作用呢？

當(dāng)?shù)卣?、洪水發(fā)生，如果移動(dòng)基站損毀、移動(dòng)通信中斷，就可以用北斗的短報(bào)文通信與外界聯(lián)系。

比如，2008年汶川地震發(fā)生時(shí)，震中移動(dòng)通信基站全部損毀，通信全部中斷。我印象特別清楚，當(dāng)時(shí)我跟四川同學(xué)打電話，手機(jī)打不通。在這種情況下，我們第一時(shí)間派出了攜帶有北斗短報(bào)文通信終端的小分隊(duì)進(jìn)入震中，并在第一時(shí)間傳回了震中的消息，打通了救援中心和震中的生命救援通道和信息通道，為后續(xù)的黃金救援贏得了時(shí)間和先機(jī)。同時(shí)，在很多無(wú)人區(qū)，像極地、荒漠這些移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋不到的地方，我們也可以用北斗的短報(bào)文功能。結(jié)合北斗定位服務(wù)，還可以實(shí)現(xiàn)位置報(bào)告，在生命救援里面非常有效。漁民出海時(shí)，茫茫大海上沒有移動(dòng)通信信號(hào)，怎么辦？大家或許說(shuō)，可以用海事衛(wèi)星，但是，海事衛(wèi)星很昂貴。

那這種情況下用什么？

用北斗。通過(guò)北斗終端，漁民不僅可以和岸上家人建立聯(lián)系報(bào)平安，還可以在漁業(yè)管理部門的幫助下，獲得氣象預(yù)報(bào)和魚群作業(yè)區(qū)的信息，遇險(xiǎn)時(shí)還可以向漁業(yè)管理部門求救。

正因如此，現(xiàn)在漁民有一句話：“出海一拜媽祖，二拜北斗”?？梢哉f(shuō)，北斗是漁民的保護(hù)神。

談到漁船，我想起1993年“銀河號(hào)”事件。

當(dāng)時(shí)，美國(guó)以我們的“銀河號(hào)”貨輪向伊朗運(yùn)輸化學(xué)武器原料為由，要求上船登船檢查——這種無(wú)理的要求我們不會(huì)同意。于是，美國(guó)干擾了“銀河號(hào)”貨輪所在區(qū)域的GPS信號(hào)。

那個(gè)時(shí)候我們沒有自己的導(dǎo)航系統(tǒng)，找不到航進(jìn)的方向，只能滯留印度洋海域。同樣因?yàn)闆]有導(dǎo)航，救援船只找不到“銀河號(hào)”所在位置，無(wú)法為其補(bǔ)給燃料、食品、藥品和淡水?！般y河號(hào)”被困22天后，我們不得不接受美方的無(wú)理要求。

美方上船之后，翻了個(gè)底朝天，也沒有找到所謂的化學(xué)武器的原料，但他們態(tài)度很強(qiáng)硬，拒不道歉。然而，我們?cè)俑C囊、再憋屈，也別無(wú)他法，因?yàn)槲覀儧]有自己的定位導(dǎo)航系統(tǒng)。這也證明，像這種時(shí)間和空間的重大基礎(chǔ)設(shè)施，我們不能假手于人，必須要建設(shè)自主系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大國(guó)重器、自主可控。就像我們常說(shuō)：“登山的保險(xiǎn)繩不能掌握在外人手中。”

從1994年北斗一號(hào)立項(xiàng)，到2020年北斗覆蓋全球，我們走過(guò)了26年。這26年里，我們40箭55星100%成功發(fā)射。特別是2017年11月到2020年6月，兩年半時(shí)間中，18箭30星成功發(fā)射，創(chuàng)造了世界衛(wèi)星導(dǎo)航乃至世界航天史上的奇跡，中國(guó)的速度令世界矚目。

當(dāng)然，這個(gè)過(guò)程也不是一帆風(fēng)順、一蹴而就的。我們說(shuō)：“道路是曲折的，結(jié)果是美好的。”

2007年4月14日，北斗首星發(fā)射，過(guò)程一波三折。

第一折，是在星箭組合體吊裝完成之后，衛(wèi)星噴管被碰了一下。當(dāng)時(shí)已經(jīng)78歲高齡的北斗大總師孫家棟親自鉆到架子底下查看情況，看完后憑借幾十年的工程經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)“沒有問題，可以進(jìn)行后面的流程”——大家才松了一口氣。

但又出現(xiàn)了第二折。發(fā)射前三天，星上應(yīng)答機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)生了異常，這會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星上天之后收不到地面指令，也回傳不了導(dǎo)航信號(hào)。而北斗首星有一個(gè)非常重要的使命：4月14日發(fā)射，4月17日回傳信號(hào)，這也是我們向國(guó)際電聯(lián)申請(qǐng)的北斗頻率軌位資料失效的最后一天。我們必須在這天發(fā)射才能夠搶占頻率，所以容不得任何拖延，工程兩總說(shuō)必須盡快解決問題。通過(guò)大家的集中攻關(guān)，最后應(yīng)答機(jī)的問題得到了解決，這時(shí)已經(jīng)進(jìn)入到了射前30分鐘準(zhǔn)備。

令人意想不到的是，發(fā)射前兩分鐘又出了問題。我們發(fā)現(xiàn)，火箭供氣的一個(gè)連接器沒有正常脫落。當(dāng)時(shí)，衛(wèi)星發(fā)射已經(jīng)進(jìn)入了不可逆轉(zhuǎn)的程序，如果連接器不能脫落，發(fā)射升空時(shí)就會(huì)拖拽塔架，給發(fā)射場(chǎng)和衛(wèi)星火箭造成巨大的災(zāi)難。西昌衛(wèi)星發(fā)射中心指揮員非常冷靜沉著，連續(xù)下了幾道指令，操作人員也非常冷靜有序地執(zhí)行指令，最后連接器在射前正常脫落。

雖然處理過(guò)程一波三折，但幸好結(jié)果非常美滿。

今年6月23日發(fā)射這顆收官之星，其實(shí)也有一些波折。

這顆星原本計(jì)劃6月16日發(fā)射，但6月15日20點(diǎn)時(shí)，出現(xiàn)了一個(gè)問題：一個(gè)閥門的壓力數(shù)據(jù)異常。雖然跟正常數(shù)據(jù)只有一點(diǎn)幾的差異，但它是影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作、關(guān)系發(fā)射任務(wù)成敗的一個(gè)非常關(guān)鍵的地方，所以大家決定，趕快看看出現(xiàn)了什么問題。

經(jīng)過(guò)查看，大家驚出一身冷汗——閥門出現(xiàn)了裂紋。在這種情況下，整個(gè)指揮部果斷決策，推遲發(fā)射以確保成功。這就是我們航天經(jīng)常說(shuō)的“不帶隱患加注，不帶疑點(diǎn)上天”。

我們將問題歸零，更換產(chǎn)品，同時(shí)還經(jīng)歷了史無(wú)前例、最大規(guī)模的推進(jìn)劑泄出和重新加注。期間，我們?cè)谂笥讶托侣劻粞詤^(qū)看到了很多祝福祝愿的話語(yǔ)，內(nèi)心滿滿的感動(dòng)。

所以說(shuō)，好事多磨。正是基于這種嚴(yán)慎細(xì)實(shí)的扎實(shí)工作，才換來(lái)6月23日這顆星最終的成功發(fā)射。

北斗二號(hào)到北斗三號(hào)實(shí)現(xiàn)了從區(qū)域到全球，其實(shí)并不是簡(jiǎn)單的服務(wù)區(qū)擴(kuò)展，而是導(dǎo)航服務(wù)的全面升級(jí)。北斗是現(xiàn)在世界上功能最多的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，不但有定位導(dǎo)航的授時(shí)服務(wù)，還有很多多樣化的服務(wù)。

首先，宇航能力經(jīng)略全球。比如說(shuō)，我們有運(yùn)載火箭的發(fā)射能力，還有很重要的“陸海空天一體化”整個(gè)一張測(cè)控大網(wǎng)——路上有測(cè)控站，海上有遠(yuǎn)望船，天上還有中繼星。

其次，導(dǎo)航服務(wù)擴(kuò)展全球。我們基于國(guó)內(nèi)建站，卻能對(duì)全球衛(wèi)星星座運(yùn)行管理，正是基于運(yùn)控和星間的運(yùn)管系統(tǒng)完成的。

再次，建設(shè)視野面向全球。中國(guó)的北斗，世界的北斗。北斗要面向全球，要和國(guó)際上美國(guó)GPS系統(tǒng)、俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)等等開展兼容共用的協(xié)調(diào)，我們要按照國(guó)際規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)建設(shè)我們的系統(tǒng)。同時(shí)，我們還要開展廣泛的合作，使得中國(guó)的北斗能成為輸出全球的公共服務(wù)產(chǎn)品，從而惠及全球用戶。

我經(jīng)常說(shuō)北斗的發(fā)展“不走尋常路”。在這里面，我們有很多自主創(chuàng)新和突破。

比如，北斗的混合星座。像美國(guó)GPS、俄羅斯格洛納斯和歐洲的伽利略，它們都是中圓軌道的單一星座，只有北斗基于我國(guó)國(guó)情的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際確立了“三步走”戰(zhàn)略，最后形成了“吉星”“愛星”“萌星”的混合星座。

“吉星”（GEO）即地球靜止軌道衛(wèi)星，它在我們星下點(diǎn)是不動(dòng)的。

“愛星”（IGSO）是傾斜地球同步軌道衛(wèi)星，大部分時(shí)間俯瞰亞太大部分地區(qū)。

“萌星”（MEO）是地球中圓軌道衛(wèi)星，類似于其他系統(tǒng)的衛(wèi)星，在全球運(yùn)轉(zhuǎn)。

這種混合星座有什么好處？

首先，高軌衛(wèi)星抗遮擋。在高樓林立的城市和峽谷地區(qū)，我們都可以觀測(cè)到北斗衛(wèi)星。

第二，高軌衛(wèi)星能力很強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)一星多能，有助于整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多樣化服務(wù)。

再次，高軌衛(wèi)星更多覆蓋我國(guó)及周邊地區(qū)，我國(guó)用戶可以獲得比國(guó)際上其它國(guó)家的用戶更多更優(yōu)的服務(wù)。

再來(lái)看導(dǎo)航衛(wèi)星的心臟——星載原子鐘。星載原子鐘輸出的是穩(wěn)定、有力、均勻、高精度的時(shí)間頻率信號(hào)，信號(hào)對(duì)于高精度的精密測(cè)量很有幫助。

2004年北斗二號(hào)立項(xiàng)之初，我們沒有自己的高精度、高性能的原子鐘，要靠進(jìn)口。俄羅斯、日本、美國(guó)都禁運(yùn)，只有歐洲的一家公司愿意賣給我們，但性能、指標(biāo)包括進(jìn)度都有很大的不確定性，價(jià)格也是一漲再漲。

在這么一個(gè)情況下，我們想，既然要建自主的系統(tǒng)，星上的核心器部件我們一定要自主可控。所以我們集合了國(guó)內(nèi)的很多優(yōu)勢(shì)單位集中攻關(guān)，安排了好幾家團(tuán)隊(duì)來(lái)做這個(gè)事情。

后來(lái)，2007年北斗二號(hào)首星搭載了我們自己的高性能原子鐘，事實(shí)證明，能力很強(qiáng)。這家歐洲公司后來(lái)又找到我們，說(shuō)價(jià)格、進(jìn)度、產(chǎn)品指標(biāo)，這些一切都好談，但我們已經(jīng)有自己的產(chǎn)品了。

2007年我入所之后，也有幸參加了一段時(shí)間星載原子鐘更深層次的攻關(guān)工作。目前來(lái)說(shuō)，我們銣鐘和氫鐘可以達(dá)到300萬(wàn)年差一秒和600萬(wàn)年差一秒的精度，具備世界一流水準(zhǔn)。

這件事情也告訴我們，關(guān)鍵技術(shù)是買不來(lái)、討不來(lái)、要不來(lái)的。目前，北斗衛(wèi)星的星上核心器部件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了100%的國(guó)產(chǎn)化。

再來(lái)看星間鏈路，它是北斗三號(hào)制勝的法寶。為什么這么說(shuō)？美國(guó)GPS和歐洲伽利略，它們是通過(guò)全球布站的方式對(duì)全球星座進(jìn)行管控。但北斗是區(qū)域布站、國(guó)內(nèi)布站，實(shí)現(xiàn)全球管控要靠星間鏈路——衛(wèi)星和衛(wèi)星手拉手、相互觀測(cè)、相互喊話通信，實(shí)現(xiàn)全球的互聯(lián)互通。

有一句話叫什么？原本沒有路，走的星多了，就有了路。

地上沒有路，我們?cè)谔焐辖?、太空建路，天塹變通途。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，雖然我們沒有全球布站，但有了星間鏈路后，信號(hào)精度跟美國(guó)GPS最新一代衛(wèi)星的能力相當(dāng)，這是一件非常了不起的事情。

我有一個(gè)身份是北斗地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師。這個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)非常關(guān)鍵的創(chuàng)新，即遠(yuǎn)程診斷。

比如，我們?cè)诒本┖蜕虾６加行l(wèi)星廠房，衛(wèi)星在出廠之前要跟地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程對(duì)接，近到幾十公里，遠(yuǎn)到上千公里，都是通過(guò)這種遠(yuǎn)程方式看病、治病。確保健康之后，我們才能為衛(wèi)星出廠放行。所以說(shuō)，現(xiàn)在大家看到北斗的在軌衛(wèi)星表現(xiàn)還不錯(cuò)，系統(tǒng)運(yùn)行還比較穩(wěn)定，應(yīng)該說(shuō)有北斗地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)很大的功勞。

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我們?cè)谡麄€(gè)研制過(guò)程中，也沉淀和成就了新時(shí)代的北斗精神，就是這16個(gè)字：自主創(chuàng)新，開放融合，萬(wàn)眾一心，追求卓越。正是幾代北斗人不斷爬坡過(guò)坎，全國(guó)人民聚力托舉，才有了北斗的今天。

我覺得我這一輩子和星星有冥冥中的緣分。

我喜歡唱跟星星有關(guān)的歌。高中時(shí)候，我特別喜歡《星星點(diǎn)燈》，上學(xué)放學(xué)路上都哼唱，其中有句歌詞“遠(yuǎn)方的星星，請(qǐng)為我點(diǎn)盞希望的燈火”，現(xiàn)在還有一首《夜空中最亮的星》，有一句“夜空中最亮的星星，請(qǐng)照亮我前行”。除了喜歡唱星星的歌，我還給自己起了一個(gè)英文名，與中文名“盧鋆”相似，叫Lucida，意思是“最亮的星”，我經(jīng)常會(huì)把“i”上面的點(diǎn)用一個(gè)星星來(lái)代替。準(zhǔn)備這次演講PPT時(shí)，我們同事還說(shuō)，老看你在本上寫這個(gè)英文名，今天終于知道了名字背后的故事。 加入北斗這個(gè)團(tuán)隊(duì)十幾年，很苦很累，但回過(guò)頭來(lái)看一切都值得。這是我日常工作的照片，是同事看到之后拍的。他們經(jīng)常調(diào)侃說(shuō)：“前有雙槍老太婆，今有四機(jī)老太婆?！?p>

什么叫“四機(jī)”呢？一部手機(jī)，一部電話機(jī)，一部臺(tái)式機(jī)，一部筆記本，這是我們工作的常態(tài)。很多時(shí)候，我們要跟工程各大系統(tǒng)以及來(lái)自全國(guó)各地的專家一起研究、協(xié)調(diào)和解決問題，要進(jìn)行很多方面的交流。

2012年，我很榮幸在聯(lián)合國(guó)外空委的大會(huì)上做過(guò)一個(gè)報(bào)告。報(bào)告的名字叫BeiDou: Bring the World and China to Your Doorstep，意思是“北斗將中國(guó)和世界與你連在一起”。2012年做的報(bào)告，8年過(guò)去，今天夢(mèng)想成真，中國(guó)的北斗已經(jīng)成為世界的北斗、一流的北斗。但是我想，幾十年過(guò)去，我們還要追求更高、更遠(yuǎn)的目標(biāo)。北斗三號(hào)的建設(shè)并不是結(jié)束，而是一個(gè)新的起點(diǎn)，夢(mèng)想不止于此。未來(lái)我們要建設(shè)以北斗為核心，綜合其它像低軌衛(wèi)星、水下導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航以及現(xiàn)在5G、大數(shù)據(jù)、人工智能這種新的信息技術(shù)，來(lái)構(gòu)建一個(gè)更加泛在、更加融合、更加智能的北斗綜合時(shí)空體系，為我國(guó)新時(shí)代“三步走”戰(zhàn)略助力。

謝謝大家。

演講嘉賓盧鋆：《作為北斗人，我們想讓萬(wàn)里之外的星星燈塔，為全球人類照亮航程》 | 攝影：VPhoto

作者：盧鋆

監(jiān)制：吳歐

策劃：白瑞雪、麥芽楊

編輯：麥芽楊、凝音

排版：雷昱兒

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原標(biāo)題：《我們?cè)谌f(wàn)里之外建設(shè)星星燈塔，為全球人類指引路程 | 北斗人盧鋆》

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