北斗,中国人的梦想照明(报告文学)
一个;一个。工作;工作。1
滴答,滴答,滴答。
中国在等你的回答
你的夜晚更长
你的星星更多
你把时间无限细分
继续压缩速度。
三年起飞,十年跨越
第55颗吉星上太空的时候,
北斗,照亮中国人的梦想
这是感动中国2020年度人物的组委会,颁发给北斗三号工程副总设计师、卫星系统首席设计师史军的颁奖典礼。
从2017年开始的32个月里,发射了30颗北斗三号网络卫星和2颗备份星,中国创下了100%成功率的新纪录。
据报道,由于长期持续的工作,沙军几天晚上没有睡觉,在卫星发射现场晕倒过三次。
有人说,又名“两弹一星”功勋,北斗三号工程总设计师孙云东,曾多次在发射现场或指挥中心倒下。因为过度劳累和紧张感。
航天事业是高风险事业,似乎是航天行业的首席设计师和高风险职业。
我在银幕上多次听到四军的讲话,他给我的印象是智慧、低调和朴素。我有点不满意。想象中的卫星首席设计师们看着星光,踏着地面,似乎更应该成为“科学家”,甚至拥有“艺术家”的范儿。
在宇宙五院采访四军的时候,他穿着宇宙工服,国字脸上戴着没有框的眼镜,头发已经灰白了。仍然明智,安静,朴实。
我问他:“卫星首席设计师是高危职业吗?”
思君没想到我会问这样的问题,他想:“这不是高危职业吗,我没有和其他职业比较,但是总设计师的压力太大,反而是不争的事实。”
“压力太大了?”
小四点点头。“以北斗工程为例,增加了北斗工程六大系统,后来又增加了星际链路运营管理系统。每个系统都非常复杂,可以说每个部件、螺丝、连接都涉及整个模型工作的成败。作为这个系统的首席设计师,工作大,出了问题,最后要找总师解决,压力怎么能不大呢?”
“例如,北斗三号星有一个非常重要的时间-频率装置,测试中发现偶尔会出现一纳秒的跳动。1纳秒是10的负9次方秒的概念。如果一只手表每天变化1纳秒,300万年,则1秒会有所不同。在我们的日常生活中,1纳秒比瞬间短得多,但对于高精度导航来说,相当于1纳秒的恒星参数有0.3米的偏差,这个偏差给用户的话,可能是20米30米。如果所有星星都有这个问题,整个系统的服务将大打折扣。为了解决这个问题,我们花了很多精力去寻找,经过反复调查,在地面上发现了测试设备测试方法的问题,偶尔跑一纳秒。”
小萨告诉我了。“作为北三卫星首席总师,我几乎一半的精力都花在了零部件及零部件产品的国产化上。
主要零部件100%国产化。各零部件产品100%国产化。两个100%,好像沉重的负担压在了四军的肩上。
我问:“这很重要吗?单击
北斗卫星导航系统作为国家重要的经济和军事基础设施,为了实现自主可控的目标,中国空间技术研究院确立了零部件国产化替代进口、升级技术、质量提高、应用验证、系统发展思维改进、“成熟项目、应用项目”原则。实际上,在此之前,孙在东总司令部对国产化已经表现出了鲜明的态度。然后慢慢地,大家达成了这样的共识。“四军的口气很确定。
有人说,看到四军对核心零部件国产化的不懈追求,他的身上隐约带着手动活的风气。这是宇宙队的特点、优良的作风、优秀品质的传承,可能是对一代总师最好的体现。
谢军出生于陕西西安的铁路工人家庭。1978年,他以优异的成绩考入国防科技大学电子技术系。当时,他在入学后两个月内成功地发射了美国在世界上的第一颗导航卫星。他甚至没想到26年后自己会作为总设计师制造中国的导航卫星。毕业时,他选择了504所中国空间技术研究院,从此开始了空间科学研究。
我问他。“从学校进入研究所后,宇宙队最初给你的印象是什么?”" "
谢军这样回忆道。“刚到不久,就被分到天线技术研究室。第一件事叫做卫星上的波导同轴转换装置。当时调节测试驻波的仪器设备很简陋,用手托了一些垫子,一次测试一次,框架要铺好,指标才能满足要求。这种看似单调乏味的工作,对刚出校门的我们大学生理解教科书的基础理论非常有帮助。通过反复实验验证的原理,一辈子都不会忘记。当时天线测试也很简单。测试天线要爬到野外极高的测试塔上,有的是高压线一样的塔台。我不知道我有恐高症,第一次上塔,爬到一半就头晕,浑身无力,差不多是下到师傅那里来的。之后,师父不再让我登上塔,我在地上转动旋转台天线,用手转动一次,测量一下,一次记录下数值和参数。不管刮风下雨,只要蹲下来就是一天。不久又要赶上天线产品的收缩试验,加工抛物线。为了赶上进度,我们不找加工厂,而是在我们自己现场的地上挖出凹透镜形状的土臭味,然后拿着铝板用木槌用锤子敲打,直到敲打光滑的抛物线为止,表面的形状和精度必须满足实验要求。师父告诉我,任何简单的零件都必须达到极致。后来,我慢慢意识到这是宇宙精神追求卓越的表现。”
东方红2号甲通信卫星、风云2号气象卫星、海洋1号卫星、北斗工程。在504工作的22年里,史军创造了很多记录,比如最年轻的高空、最年轻的研究员、最年轻的副所长。30多年来,经过几种模式的摸索,史军已经成长为宇宙科学领域的领导者。
2003
年国庆节前一天,44岁的谢军,被任命为北斗二号卫星总设计师。
二
如何当好总师,谢军想请教孙家栋这位“大总师”,好几次拿起电话,却又放下了。他知道孙家栋的脾气,决不会给你讲一套大道理,而是逼着你到实践中去学习、去体会。
北斗二号试验星一共有4台原子钟,早期的设计方案是3台进口,一台上国产的。就上这么一台,还有人感到不放心,怕到时候国产钟万一出问题,影响进口钟工作。
谢军向孙家栋报告,孙家栋反问他:“国产钟为什么就不行,从欧洲进口的钟,不是也没上过天吗?”
孙家栋带着谢军到北京大学、航天504所、武汉物数所了解原子钟的研制情况。
北斗二号试验星发射前,西方对我核心技术封锁日益加剧,原子钟进口大门彻底关闭。谢军对孙家栋说:“孙老,逼上梁山了,试验星4台原子钟我们决定都上国产钟了。”
孙家栋问:“你是卫星总师,你对国产钟信心如何?”
“504所、武汉物数所、203所等家研制单位的产品,各有特点,经过多次的验证,基本符合技术要求。”
孙家栋说:“只要基本达到技术要求,就上。首先要把地面试验做充分,但真正考验在天上。我们应该允许国产钟有个验证的过程,有个不断提高的过程。”
4台国产铷钟随试验星上天后,谢军与研制团队人员定期进行遥测和参数的判读。功夫不负有心人,4台国产铷钟在轨表现优良。
北斗三号工程立项后,谢军全力执行工程“两总”定下的研制目标:所有星载产品百分之百国产化。
当时,卫星系统王平总师向谢军提出一个建议,先对北斗二号的器部件进行梳理,对北斗二号采用进口器部件改成国产的可行性进行分析。谢军非常赞同,说:“先把我们的家底和我们的能力摸清楚。”
经过初步摸查,将需要进行国产化元器件分成4类:第一类是已经有国产化器部件,研制基础比较好,可以直接选用;第二类是已经开始研制,但还没有完成鉴定,或不适合北斗卫星在轨使用条件,还要进一步验证;第三类是国内有研制基础条件,可以研制,但还没有研制;第四类是国内暂时没有研制基础。分成4类后,导航卫星项目办开始调研国内的厂家,确定能够对接这4类元器件的厂家。对于一些核心元器件进行规范与统一,都统一到国产元器件上来。
CPU是北斗三号卫星的关键,各个分系统核心处理器和控制器件都要用到CPU。在工程准备阶段,针对CPU选用专门形成一个论证报告,结论是国产的都不太成熟,建议选用进口的697。
谢军问王平:“您对772所最了解,他们的产品到底行不行?”
“772所生产的BM3808芯片,已经完成了鉴定。”
“哦,结论呢?”
“总体表现不错,就是缺少单机的使用验证。”
谢军分析说:“这样的产品,假如研制过程要走一百步的话,厂家过去已经走了八九十步了。这时候,我们不去使用,把他们否了,等于人家几年辛辛苦苦白忙乎,前面的八九十步白走了。我们应该支持他们一下,大胆地在设计上采用,全面安排使用验证,他们再努把力,就能把最后的一二十步走完,走到终点。遇到问题,我们要和厂家共担风险,共同解决;不行还可以改进嘛,改到行为止。”
为此,五院卫星总体坚持推行BM3808,航天772所不负众望,终于攻下了CPU这个坚固的“堡垒”。
控制分系统的动量轮、红外地球敏感器、太阳翼驱动机构,在北斗二号阶段已经实现了国产化,经过了在轨的考核和验证,达到国际水平。北斗三号继续采用没有异议。但当时其它的几个关键单机,北斗二号都是采用进口产品,到了北斗三号,是继续进口还是推进国产化,存在争议。比如行波管放大器、大功率微波开关等。
初期,有人建议采用一半进口一半国产的策略,逐步推动国产化进程。但在北斗三号飞行试验星研制阶段,国外开始对我国实施进口限制,行波管放大器交货时间普遍推迟。卫星处在三万六千公里和两万一千公里的高度上,无线电信号在传播过程中,衰减非常厉害,为了保证用户能收到信号,必须用行波管放大器,将星上的导航信号进行放大,因此它是星上一个重要的器部件。
在卫星分系统总师会上,谢军说:“在进口关键产品这件事上,我们的前辈吃尽了苦头,所以,历史一次次告诫我们:核心技术买不来,等不来,只有靠自己。现在表面看,行波管放大器是推迟交货时间,但对方要是一拖再拖,那不是把北斗给拖垮了。”
卫星系统总指挥迟军态度坚决:“此事我看凶多吉少,它不按时交货,趁早退了拉倒。”
谢军和迟军带领专家,多次到国内所有研制行波管放大器的厂家走访研讨,发现中科院电子所、中电科12所和南京772厂三家都有科研和生产能力。更可喜的是他们都有一种“国产化”的决心和情结。
中科院电子所行波管攻关团队是由一群年轻人组成的,尽管缺乏航天空间产品研制经验,却有着强烈的事业心和责任感。他们基本是每周7天24小时、高强度连续奋战。2013年9月第一批正样产品顺利通过出所试验,但在产品验收时,由于螺流参数超差被全部拒收。究其原因是研制中重点关注地面的性能,没有将螺流当作关键指标。这次打击,让年轻的设计团队,对航天产品特殊的质量要求有了更深刻的理解。为解决问题,他们倒排研制管理流程,精确到小时,工艺师和操作人员对每个设计环节和操作步骤进行仔细核对,制定出最合理的操作方案;同时,生产人员压缩用餐、休息时间,装配一气呵成,轻易不出净化间。
那些日子,谢军、王平几乎每晚都去电子所测试现场,了解产品调试进展情况,协助提供前期的产品数据进行对比分析。经过两个月的艰苦努力,行波管的螺流从原来大于5mA的超差状态,优化至2.5mA,保证了充分的可靠性余量。后来,谢军又组织论证,与哈工大等高等院校联合,专门安排了可靠性专项试验,对它进行加速的12年、15年、18年的考核,证明改正后的产品,完全满足在轨工作寿命的要求。
使用国产化器部件,既要顶着各种压力,还要担着风险。北斗MEO某星使用的一种部件,由于研制过程中多次反复,到了时间节点,却交付不了。那些日子,厂家急,主管设计师、主任设计师、总设计师更急。
有人劝谢军:“买个进口件吧,少多少麻烦。”谢军却坚持:“买进口件,或许减少了麻烦,但不经过一番磨砺,国产件永远没出头日子。”
交付时间推迟,导致整星发射推迟。牵一发而动全身。此时,其他系统的运转都要按下“暂停键”。
谢军告诉我:“搞卫星就是这样,它是个集体项目,大到总体设计,小到每颗螺丝钉,哪个地方、哪个细小的零部件出问题,都会影响到全局。卫星发射是有时间节点的,各分系统都按照这个时间节点运转,你卫星系统按下暂停键,其他各分系统也要跟着按暂停键。而且这种暂停键不是说按就能按的,比如说,许多卫星发射时,远望号测控船必须到大洋里跟踪测控,船已经出发了,你卫星却发射不了,人家是在海上等待,还是返航?这时候,各种矛盾都集中到卫星总师身上。”
“压力很大?”
“一个‘很’字,岂可概括?”谢军说:“运动员参加世界级的比赛,万众瞩目,一个球之争,关系到能否为祖国拿金牌,能否升国旗、唱国歌,那种压力是常人所体会不到的。航天也是这样,卫星发射举世瞩目,不允许有一丝一毫的疏忽。面对各种压力,你必须有一种韧性,有个成语不是叫百折不挠吗?就是要百折不挠!”
“所以说,航天总师是一种高危职业。”
谢军说:“如果从这个角度看,我还是同意的。反正,从当上总师的那一天起,这颗卫星没有顺利送上天,我便没有睡过一个安稳觉,没踏踏实实休息过一个节假日,心永远吊在半天空。”
北斗三号卫星对星上产品的质量提出了更苛刻的要求,整个系统的理念是:“先于故障发现问题、先于问题发现苗头、先于苗头解决问题。”某一产品在轨的工作温度是正负10度范围,对同类产品同样设计生产状态,要进行加严到20度、25度实验;某一产品是40度的工作范围,地面要做到60度,而且是全寿命周期来做。有一些产品的疑点问题,就是通过这种方法来解决的。
三
那一年,孙家栋带着李祖洪、杨长风、谢军等一拨总师到504所,调研原子钟的研制情况。原子钟总设计师贺玉玲,见来了这么多的“大咖”,汇报时有些紧张。
等大家谈得差不多时,孙家栋没有谈具体意见,只是说:“小贺啊,你们的原子钟要是不过关,卫星是绝对不能上天的。”
贺玉玲一听,急了,“哎呀,孙老,您这一说,我们的压力更大了,我真怕因为我们,拖了整个工程的后腿。”
孙家栋满脸严肃:“拖不拖后腿另说,谁叫你们承担的是北斗工程的关键部件,关键部件过不了关,卫星怎能上天?”
贺玉玲表态:“孙老,我们会尽百分之百的努力,争取不拖后腿。”
孙家栋笑了,“好啊,小贺终于下决心了。不过,不是争取,而是一定!”
几年后,原子钟攻关成功了。谢军有次与孙家栋交谈时,提起了当年的西安之行。谢军说:“您平时特别随和,可那天口气那么严厉,丝毫没有商量的余地。别说人家一个女同志,就是我们这些经常被您敲打的‘厚脸皮’,也会感到压力太大了。”
孙家栋打量着谢军,问:“谢军,你说总师是干什么的?”
谢军一愣:“孙老,这个您比我清楚啊?”
孙家栋说:“我不清楚,想听你说说。”
谢军想了想,只好说:“您不是说过吗,总师一要决策,二要协调,还有……是不是还要服务?”
“好,你先说说决策。原子钟这件事,你要是我这个角色的话,应该怎么决策?”
谢军说:“西方卡咱们,靠买是买不来的,自古华山一条路,只能靠自主研制。”
孙家栋接过话茬:“哟,你对‘自古华山一条路’记得挺熟的,这不就得了。北斗二号当时还可以到西方去买,到了北斗三号卫星,这条路走不通了,必须全部靠自己了。这时候当总师的头脑得特别清醒,决策要特别坚定。不能含糊其辞,要让所有人都丢掉幻想。如果这时候还‘再考虑考虑’,‘再争取争取’,那就真不知道要拖到猴年马月了。长痛不如短痛,当时虽然严厉一些,让他们几天几夜睡不着觉,过后,他们马上会醒悟的。”
末了,孙家栋又说:“当总师,有些事情可以妥协,唯独关键器部件国产化这件事不能妥协。可以一步一个台阶上,一个一个去攻关,但不允许不干,还幻想着去国外买。如果不是我们吃了亏后,狠抓这件事,还会有今天的北斗吗?”
抓关键器部件国产化,谢军像孙家栋和北斗三号工程接任总设计师杨长风一样,踏石留印,抓铁有痕。
杨长风在《开讲啦》告诉电视观众:“关键的器部件一定是要百分之百的国产化,关键的核心东西,必须掌握在自己的手上。我们的北斗终端第一批出来后,外国人把他们的芯片价格马上由1000元降到500元,第二代终端出来后,他们将500元降变成200元,我们用5年时间,生产出5个新的一代,他们的价格从200、100、50元,现在降到1美元。我们北斗人把自己的芯片做到了极致。”
2020年7月31日,北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京人民大会堂举行。这是中国科技创新的重大事件。作为世界上第三个建成的全球卫星导航系统,北斗三号在导航精度、授时精度、稳定性、可靠性方面堪称世界一流,特有的短报文功能更是独步天下,“北斗”一词已经成为世界流行语之一。
追求卓越,就是追求极致。
谢军发自内心地说:“时代选择了我,责任选择了我,所以我不敢怠慢,不能怠慢,必须玩命干!”
来源: 人民日报海外版
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