把卫星连起来

2018年12月27日，北斗卫星导航系统新闻发言人、中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其正式向外界宣布，“北斗三号”从当日起提供全球服务。从亚太到全球，比此前的计划提早了两年。

事实上，当2012年10月25日晚“长征三号丙”运载火箭成功将第16颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道时，“北斗二号”就在亚太地区形成了区域级的服务能力，这标志着北斗系统“三步走”计划中的第二步初步完成了。这是一个了不起的成就，而在上海，北斗三号卫星副总指挥沈苑的团队已经瞄着后面的“第三步”默默努力了3年多。

所谓北斗“三步走”计划，即：2000年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；2020年前后，建成北斗三号系统，向全球提供服务。作为中国着眼于国家安全和经济社会发展需要独立研发的卫星导航系统，这是自上世纪90年代北斗立项开始逐步形成的整体战略。

“从‘北斗二号’到‘北斗三号’，这中间肯定有一些瓶颈。”沈苑对本刊说，“我们的任务就是把那些可能制约北斗走向全球的技术问题解决掉。”在此前的十几年间，沈苑所在的中国科学院微小卫星创新研究院并未参与到北斗一、二系统的研发工作中，主要负责相关工作的是中国航天科技集团下属的中国空间技术研究院。直到2009年，沈苑他们接到了上级的指示，正式开始承担一些关键技术的攻关任务，而核心任务显然只有一个——将北斗的服务范围拓展至全球。

从亚太到全球，不是简单的多发几颗卫星上天就能办到。“因为北斗的卫星不是说你打上去就万事大吉了。”沈苑向本刊解释说，北斗的卫星要播发高精度的信号，就必须让卫星本身的位置非常准，这还是需要地面基站时时帮卫星纠偏，“就像地面有一根绳子，当卫星跑远了能给它拉回来”。而这就是整个北斗系统提供全球服务时要解决的首要问题：当卫星转到境外后，怎么对卫星进行运行上的管理？

此时，距离北斗系统立项已有十几年，而美国的GPS全面建成也已15年，但北斗却因为一些原因无法复制GPS走过的路。GPS给出的解法是在全球多个地区建立自己的地面站，比如其1个主控站加4个注入站分别位于其本土的科罗拉多及南太平洋、大西洋和印度洋的3个岛屿上，通过这些分布在全球不同区域的地面站，GPS的卫星不管转到地球上方的哪个位置，都能获得地面的定位帮助。而因为一些众所周知的原因，北斗没办法在海外建这么多的地面站。

他们想出来的办法是，通过让卫星之间能相互联系，从而帮助卫星在太空中定位。“这项技术叫‘Ka星间链路’。”“北斗三号”卫星副总设计师龚文斌向本刊解释道。简单来说，星间链路就好比在各个卫星之间搭建起了一条通信网络，这就意味着，位于中国境内的地面站只要对某一颗北斗卫星下了指令，那么这一指令就能够在卫星之间接连不断地传递下去，所有的卫星都能够按照这一指令运行，从而使得整个星座的运行能够保持准确无误。

龚文斌现在还记得，他在北京做测试那天捡起了一片银杏叶，后来他把这片黄色的落叶夹在书里，这个细节能让他回忆起那大概是2013年的12月。在此之前，他在实验室里度过了两年折腾技术细节的日子，“比如要做各种破坏性实验，看它是不是能扛得住太空的恶劣环境”。终于，到了测试成果的日子，就在北京西北五环外的航天城里，他们把两台星间链路的设备放到了被隔开的两个房间里，一台设备发出来的信号通过中间的天线中转了一下，顺利地被另一台设备接收到了，这意味着星间链路技术得到了验证。

但这个设备在轨运行时还能不能可靠运行，很多人心里还是没底。“我们造出来这个东西在地面是可以，在天上行不行？”龚文斌在当时被这个问题所困扰。他想在第一颗试验卫星上搭载星间链路产品，但有人觉得这太激进了。“他们觉得这个东西在地面还没验证充分呢，但是我们自己在2013年摸了底之后，我们就已经有信心了，所以那时候我们就在各种场合提出来，我们要上这个东西，我们要第一个上，一定要把这个技术突破，因为从各方面论证来说，这项技术对提升‘北斗三号’的性能太重要了。”

2015年3月30日，北斗三号系统的第一颗卫星发射升空，经过各种在轨调试，4月25日当天，龚文斌和他的团队在位于西安的地面站焦急地等待着3.6万公里以外的那颗卫星和地面联通的结果。那一周，西安一直在下雨，位于郊区农田里的地面站都是泥，走起来深一脚浅一脚。从下午三四点开始调试，到晚上八九点钟，那颗卫星离出境只有二三十分钟的时间了，“它转出去就得等下一次机会了”。就在这时，两者的时间终于调到完全一样，然后一下就收到了对方发来的信号。“那时候真的最幸福，因为这说明我们做的东西靠谱了，后面大家都按这个来做就行了。”