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跨越发展 | 北斗筑梦星河

時間:2020年07月29日 信息來源:本站原創 點擊:880 字體:

继7月27日参与央视财经频道《经济半小时》栏目專題报道《北斗问苍穹》后,7月28日,航天科技集团五院(以下简称五院)北斗团队又接受该栏目專題报道《北斗筑梦星河》的采访,讲述了北斗导航应用吸引国内外众多用户和北斗导航卫星核心部件100%国产化的艰辛历程。

 

北鬥應用範圍廣,

更強性能吸引國內外用戶


7月13日,首都國際機場開始了一場期待已久的機上試驗,要在飛機上裝好北鬥定位與追蹤設備,然後接通北鬥衛星,模擬在飛機飛行過程中,假如使用北鬥進行飛機定位,飛機與北鬥設備之間是否會産生電磁幹擾。

 

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▲飛機上檢測設備顯示已經搜索到12顆北鬥導航衛星


不到40秒的时间,检测设备显示已经搜索到12颗北斗导航卫星。在测试了六大项60多个频率之后,北斗追踪监视终端与其他机载电子设备都可以同时正常运行。五院航天恒星科技有限公司导航事业部技术研发室主任李东俊一直绷紧的神经终于放松了下来。从事北斗卫星导航应用技术研发已经14年,李东俊盼着能早日把北斗应用到民航运输的导航定位中。他表示,能够把民航的北斗應用産品攻关了,意味着北斗应用产业的能力上了一个大台阶。

 

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▲五院航天恒星科技有限公司導航事業部技術研發室主任李東俊


由于我國的民航飛機大多來自于歐美國家,因此中國民航領域使用北鬥定位與追蹤設備會有很多技術不兼容,通過科研人員的努力,這些難題正在慢慢被破解。今年年底,要完成民航局改裝20架國航飛機的示範項目。中國民用航空局出台文件指出,到2023年底,全部民航運輸飛機將具備基于北鬥的定位與追蹤能力,實現航班全球追蹤自主可控、北鬥定位與追蹤設備研制自主可控;到2035年,將更進一步實現中國民航運輸飛機使用北鬥進行自主導航。

 

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▲五院航天恒星科技有限公司導航事業部業務運營高級經理孟斌

 

不僅要把北鬥導航的新功能用在飛機上,北鬥應用還有很多新功能待開發。負責北鬥應用推廣的五院航天恒星科技有限公司導航事業部業務運營高級經理孟斌展示了北鬥衛星導航系統廣域精密定位功能、容量更大的短報文服務、用戶體驗更好的北鬥終端産品。

 

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▲大屏上實時展示示範區北鬥衛星導航系統的使用情況

 

在中國林科院資源信息研究所的大屏上,實時展示了廣西、新疆、湖北三個示範區北鬥衛星導航系統的使用情況。北鬥導航系統具有短報文功能,在導航衛星向地面發射導航信號的同時,可以與地面進行雙向短報文通信。林科院的管理人員可以實時掌握各地方上報的信息,在未來利用北鬥還可以實現林區面積測算、木材量估算、森林巡護、森林防火、測定地區界線等更精確的位置服務。

 

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▲北鬥船載終端設備

 

隨著北鬥衛星導航系統的發展,北鬥正在以飛快的速度,被世界各地的用戶所接受。緬甸漁業部于2019年購買了1000台北鬥船載終端設備,除了基礎導航功能,他們最滿意的就是漁船位置信息和軌迹服務。目前,他們非常期待北鬥的短報文服務。


短報文功能,是北鬥應用終端的獨家秘籍。當中國以及周邊的海域沒有基站和手機信號時,短報文可以實現漁船與漁船之間、漁船與指揮中心之間,1200個漢字內的實時交互。目前我國7萬多艘漁船,以及執法船全部配備北鬥應用終端。

 

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▲五院航天恒星科技有限公司國際業務處歐亞區市場經理孫勇

6月以來,隨著北鬥三號最後一顆組網星發射成功,五院航天恒星科技有限公司國際業務處歐亞區市場經理孫勇和同事們越來越忙,客戶們的咨詢越來越多,要求也越來越具體。


自主可控天地寬,

北鬥衛星的生命線與最強大腦


據統計,目前全球範圍內已經有137個國家與北鬥衛星導航系統簽下了合作協議。北鬥衛星導航系統未來的國際應用空間將會不斷擴展。北鬥衛星導航系統是中國向全球提供的重大公共服務基礎設施,它之所以能夠不斷叠代升級,應用多樣化,源于中國的研制人員把核心元器件和關鍵技術牢牢地掌握在了自己手裏。那麽核心器件國産化100%的北鬥衛星導航系統,究竟是怎麽出爐的呢?

在五院502所的實驗室裏,當年參與北鬥一號的高星老人手裏拿的是太陽帆板驅動機構SADA。SADA如同人體上的肩關節,可以帶動太陽帆板向著太陽的方向轉動,從而源源不斷地獲取能源,並將能量傳遞到衛星內部。在整個衛星上SADA看似不起眼,卻被譽爲“衛星的生命線”。

 

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▲五院502所北鬥第一代太陽帆板驅動機構專業主任設計師高星


在北鬥一號研制的起步階段,我國的技術儲備還很不完備,太陽帆板的驅動結構只能依靠國外進口。爲了將“生命線”牢牢把握在自己手中。高星帶著團隊拉開了國産化的序幕。20世紀90年代,一邊是國外的技術封鎖,另一邊國內部件廠家的産品和技術尚不成熟,高星他們在摸索中起步。經過多年潛心研究,終于研制出國産首個長壽命、高軌道太陽帆板驅動機構的初樣産品。

 

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▲當年的手稿


然而在測試階段,卻發現了一個棘手的問題,驅動機構的轉動部分與固定部分溫差將近60攝氏度。産品是否能經受住如此大的溫差考驗,高星心裏也沒底。怎麽才能克服巨大的溫差完成試驗?不僅在二十多年前是一個難題,放在今天,也依然是個不小的挑戰。爲了驗證自己設計生産的産品,究竟能否經得住60攝氏度的溫差,高星著手自己設計了試驗設備,展開了國內首次溫度梯度試驗。試驗設備完全手工畫制,零件大概就有上百個,高星還珍藏著當年厚厚的一摞手稿。這次試驗,持續了整整三個晝夜。反複試驗中,他們終于成功了。
 

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▲五院502所高級産品主任設計師于國慶

 

在五院502所機電産品研制中心,現今仍然存放著這些序列號不同的太陽帆板驅動機構,從北鬥一號到北鬥三號,SADA這個不可替代關鍵構件,一直在不斷進行叠代更新。在過去的歲月裏,科研人員們在太陽帆板驅動機構上,完成了大大小小上百項關鍵技術突破。高級産品主任設計師于國慶表示,北鬥之所以越來越好,是因爲他們一直都是站在前人的肩膀上前行。如今國産太陽帆板驅動機構已有四大系列、20多種産品,300多台國産産品在太空中提供服務。30多年的時間裏,從北鬥一號到北鬥三號,55顆衛星環繞全球,蒼穹之中那張熠熠生輝的星網,凝聚了幾代人從青絲到白發的艱辛。


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▲太陽帆板驅動機構


北鬥三號衛星擁有的精確定軌、自主生存、自主控制的本領,得益于它有一個聰明的大腦。五院502所的星載計算機及電子産品研制中心,就是“最強大腦”誕生的地方。

 

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▲502所的星載計算機及電子産品研制中心


五院502所産品總工程師華更新介紹到,如果把衛星比作人體,過去我國的衛星大多擁有兩個大腦,其中一個主管思考、視覺和四肢運動等功能,另一個負責衛星的生理調節及與外界的交流。而北鬥三號全新的“綜合電子系統”可以實現“一腦兩用”,一套系統就可以實現過去兩個衛星“大腦”的功能,承擔了控制與數據管理的功能。

 

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▲北鬥衛星的“最強大腦”


全新的“最強大腦”體積只有原來的六分之一,但功能卻比原來的更強大。這樣的突破前所未有,而其中的關鍵就是他們通過兩年時間的煎熬,研制出了擁有純正中國血統的四核芯片,才創造性地將原來二十多台計算機、幾千條信息合理有效地分布到四台計算機上。而功能強大的四核芯片,當時國際上都很少見。

 

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▲帶有四核芯片的處理器板


這塊看似輕薄的芯片,不僅集成了幾百萬門電路,更凝結了華更新和團隊的心血。從北鬥一號研制時,必須依靠進口核心元器件,到如今芯片、核心部件完全國産化。在今天,中國的科研人員們,邁著自信而堅定的步伐,繼續探索遙遠太空的更多奧秘。

 

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▲五院502所産品總工程師華更新


北鬥三號工程副總設計師、北鬥三號衛星首席總設計師謝軍表示,北鬥作爲國家的一個重大工程,它不光完成了型號任務交給它的使命,同時它對整個國家科技水平工業基礎的進步也具有示範、帶動和推進的作用,兩者是相輔相成的共同進步。

 

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▲北鬥三號工程副總設計師、北鬥三號衛星首席總設計師謝軍

 

從北鬥一號、北鬥二號,再到北鬥三號,中國實現了在衛星導航領域的跨越式發展。核心部件百分之百國産化,讓我們牢牢掌握了話語權,也使得它的應用前景更加廣闊。但這個“百分之百”的背後,科研人員們卻付出了千倍萬倍的努力,經曆了無數次的峰回路轉、絕境逢生。古往今來,北鬥七星始終指引著北極星的方向,在未來,北鬥衛星導航系統也將指引著我們,邁向更美好的遠方。



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