北斗導航衛星開啟新時代

11月20日，第18、19顆北斗導航衛星順利通過在軌測試和總結評審，第20顆北斗導航衛星也同時完成了在軌“體檢”。

據悉，這三顆衛星成功發射入軌後，開展了各項在軌測試，全面驗證了關鍵技術，導航信號性能指標較前一代北斗衛星大幅提高，達到國際先進水準，為下一步全球組網星座開展技術試驗和工程建設奠定良好基礎。

攻克眾多首創技術

這三顆全球組網的“排頭兵”，均誕生於北斗導航衛星的“主力軍”——航太科技集團五院。面對建設全球導航系統更精、更穩、更准的高難度指標要求，研製團隊在新一代北斗導航衛星中，集成了多項首創技術。

在導航信號體制方面，北斗導航開啟了一個新時代。研製團隊成功地解決了大功率、小型化等難題，使信號品質達到國際先進水準。新一代北斗導航衛星的播發信號數量比以往提高兩倍多，居所有導航衛星播發量首位。“這是具有自主知識產權的全新信號格式。同樣的時間內，導航衛星可發送更多的信號。”北斗導航衛星總設計師謝軍說。

為打造一個適合全球導航衛星組網需要的全新導航衛星平臺，研製團隊創新採用了桁架式結構設計，可應對全球組網一箭多星批量發射、快速組網的挑戰。新平臺的功率品質比優於俄羅斯格洛納斯和歐洲伽利略導航衛星平臺。

為提升衛星抵抗太空“風雨”的能力，團隊通過大量的優化設計、仿真、試驗，極大地提升了北斗導航衛星的空間環境適應性。

此外，新一代北斗導航衛星還首次在國內衛星中採用擴跳頻測控技術，首次在國內衛星中實現了多衛星數據的彙集和高速傳輸。

突破全球組網難關

與國外全球導航衛星不同，北斗導航衛星面臨的一大難題是不能全球布站。為此，研製團隊提出了星間鏈路技術解決該難題。

研製團隊開創性地提出了混合型新體制星間鏈路方案，形成了一系列具有自主知識產權的星間鏈路網絡協議和相關設計，使一座精巧的“金橋”飛跨，聯通了北斗導航衛星。

8月9日，第18、19顆北斗導航衛星首次實現星間建鏈，標誌著我國成功驗證了星間鏈路的核心技術，解決了星間高精度測量的難題，為建立全球衛星導航系統邁進了一大步。

三個多月以來，這座飛跨萬裏太空的“金橋”持久而穩固，從未“掉鏈子”，用戶測距精度較前一代北斗衛星系統提高了兩倍。

這意味著，在導航衛星最關鍵的定位功能上，我國已走在國際前列。

關鍵器部件均為“中國造”

新一代北斗導航衛星98%的部件都實現了國產化，關鍵器部件均為“中國造”。

“建設獨立自主的北斗導航系統，必須做到核心在手。”北斗導航衛星總設計師陳忠貴說。為此，總設計師們頂著壓力推動國產化工作。團隊花了超過一般衛星3倍多的時間，對國產部件反復進行驗證、測試、迭代。

“我們不斷地在品質、進度等各種風險之間權衡、決策，從未動搖過國產化的決心”。北斗導航衛星總設計師王平說。

通過艱辛努力，長期依靠進口的行波管放大器組件、微波開關、動量輪組件、星敏感器等關鍵產品首次實現了主、備份全部國產化，國產化率位居我國長壽命衛星榜首。

此外，元器件國產化也成績喜人。70餘類近萬只新研國產化元器件在新一代北斗導航衛星上得到應用。尤其是高速信號處理器、大容量記憶體等廣泛使用的核心元器件首次實現了國產化。

研製團隊認為，這些新產品的應用，不僅為後續北斗導航衛星的全面國產化鋪平了道路，還牽引和帶動了國內基礎工業的進步，促進了相關基礎學科的快速發展。(中國科學報 李瑜 潘晨)