北斗三号卫星总设计师谢军:16年43颗星,没有一个“省心”的主儿

用谢军的话说,卫星离你虽然很远,但是实际上跟空气一样,无形中,人们就已经离不开它了。

谢军身上透着股“前浪”的淡定劲儿,不疾不徐地接受采访,云淡风轻地回忆自己的航天梦,羞赧地回应被视为新晋“偶像”这件事。谢军正和记者聊着聊着,办公区的广播体操时间到了,广播声传来,他还提醒,是不是暂停一下采访,耐心等这一段过去。北斗三号“收官之战”圆满落幕,这份令举国振奋的科技巨制,在他这间没有半点科技感的办公室里,突然显得非常接地气。

深邃夜空,斗转星移。从2000年10月北斗一号第一颗试验卫星成功发射,到今年6月23日北斗三号最后一颗全球组网卫星升空,20年来,44次发射,中国先后将4颗北斗试验卫星,55颗北斗二号、三号组网卫星送入太空,开启了中国“星网”导航全球的时代。

作为北斗二号卫星总设计师,北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师,谢军参与北斗项目的16年间,经手的卫星多达43颗。手心手背都是肉,没有哪一颗让他“省心”过。

“即使顺利上天了,要操心的事儿还是很多。”说起卫星,谢军完全一副慈父模样。

星舰分离之后,太阳翼展开,卫星入轨变轨,然后回传信号。就算这套流程都顺利通关,卫星在天上还有10到12年的工作寿命,这期间稍有差池,就是麻烦事儿,解决起来也比在地面上难多了。

在谢军嘴里,培育卫星就像养孩子,从生、养、育,到读书、成家、立业,孩子走多远,老父亲都少不了牵挂。“唯一不同的是,孩子离家了还能常回来看看,卫星的属性决定,它们一走就不会再回来,联系就只能通过无线电信号。”

“最后一棒”不容许有意外

6月23日北斗三号收官之战的成功,来之不易。

倒不是因为它的技术难度。北斗三号共计30颗卫星,包括24颗地球中圆轨道(MEO)卫星、3颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星、3颗地球静止轨道(GEO)卫星。收官的这颗是GEO卫星,属于功能最复杂的一种,但因为之前已经成功发射过两颗,所以技术不是问题。

大家对收官之星满满的期待,才更是一种压力。中国人讲究圆圆满满,前几次都成功了,绝不能在最后一棒上出意外。

而技术成熟远不是成功的保障。航天界流行的一句话——一次成功不代表次次成功,别人的成功不代表你能成功。谢军的解读更为苛刻,他说:“成功是差一点的失败,失败是差一点的成功。有人常说,‘差一点我就成功’,但差一点也不行。”

“差一点的成功”在上半年密集出现。3月16日,新一代运载火箭长征七号甲首飞失利;4月9日,长征三号乙发射印尼PALAPA-N1通信卫星失利。

别人的产品出了问题,谢军就举一反三地纠察自家的产品是否会出现同样的问题。他们有一套相当严格的核查机制——“四查两想”,即四次复查,加上对过去的回想和对下一步的预想。一套流程下来,基本能斩断所有可能出现纰漏的环节。

可即使再严格,需要紧急堵漏洞的时刻,谢军这些年也没少经历。

2007年4月北斗二号首颗卫星的发射,是谢军的“北斗史”上最惊心动魄的一次。当时的卫星担负了两项任务,一是由北斗一号有源定位到北斗二号无源导航的技术跨越,是一次全新尝试;另外,在2000年我们已经向国际电联申请了北斗二号在太空的导航信号频段和轨道,也就是提前占好了一个“坑”,却迟迟没有卫星发射上去,“坑位”有效期就保留到2007年4月17日。

匆忙上马的卫星果然出了问题。

卫星已经跟火箭对接,被送上了发射塔架,进入按天倒计时阶段。箭在弦上之时,卫星上的应答机突然出现了问题,这意味着上天后的卫星可能面临“失联”的风险。所有的抢救工作都是在高空塔架上完成的,工作人员将卫星整个拆开、检查、重装,就像医生踩在钢丝绳上做手术。检修工作日夜不停,最终这颗卫星在4月14日成功发射,两天后发出信号时,距离最后的期限只剩不到半天时间。“风险太大,这样的情况在整个中国航天史上也不常见。”提起那次经历,谢军还有些激动。

还有一次,谢军在接收供应商产品时,发现一台非常重要的星上设备出现了1纳秒的不正常跳动。1纳秒是什么概念?1纳秒是10的负9次方秒,假如一个时钟每天变化1纳秒,300万年之后才会累积变化1秒。听起来微不足道,但对于高精度的卫星导航系统来说,是致命的。“这一纳秒的误差,在回传信号时,可能被放大一倍,导致原本10米的定位精度变成20米,使整个系统的服务大打折扣。”没有商量的余地,谢军果断打回重做。

“干航天,质量是要命的事儿。”这样的例子谢军随口能举出四五个,正是这样的“锤打”,让航天人对“质量”执念很深,“非常不愿意碰到有质量问题,但是每一次出问题,都感觉还是工作没做到位。”

今年北斗收官之星经历的波折也不小。首先需要在符合疫情防控要求前提下调拨人员到西昌发射中心。其次,在6月16日因为搭载卫星的运载火箭出现问题导致延迟发射,也让好事多磨了一次。

火箭在重新检测的过程中,身在西昌发射中心待命的谢军也没有干等,继续重检卫星。就像考生只要没上考场,总感觉没有准备充分。仅仅一个星期之后,经过检修的火箭,搭载着北斗三号的收官之星,顺利升空,完成北斗三号的全面组网工程。

“推销”北斗需要奇思妙想

大众对北斗的最初印象,可能源于2008年汶川地震。当时的新闻报道中,第一次提到北斗导航系统如何帮助失去信号的震区开展搜寻工作。

但在谢军看来,汶川那次只能算北斗的一次非正式见面,真正让北斗“名正言顺”走向前台的日子,他终生难忘——2012年12月27日,也就是国务院新闻办公室召开第一次北斗卫星导航区域系统建成新闻发布会的日子。

这次对北斗的“公开正名”,让谢军的自豪和振奋之情溢于言表。不过,这是荣耀也是压力,“公开宣布相当于对公众许下了承诺,我们下一步只能走得比这一步更好更稳。”

北斗之名,横空出世,背后是一段恢宏磅礴的“中国星座”建造史。

全球卫星导航系统被誉为“人类在太空中的眼睛”,谁拥有了这双“眼睛”,就能更准确地看清这个世界以及自己的位置。从1994年美国GPS导航系统开始提供服务起,俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略系统都在紧密部署。

1993年,中国商船“银河号”在公海航行的过程中,GPS信号无故被中断,导致搁浅了近3周。这让中国人意识到,作为航天大国,必须要有自己安全独立的时频基准系统,一定要把卫星导航系统搞上去。

说搞就搞,第二年,北斗一号系统就正式启动建设。

从北斗一号数年研制1颗星,到北斗二号3年研制15颗星,再到北斗三号1年发射18颗星,“一颗星”变“满天星”,北斗的“问天”之路堪称神速。

北斗闪耀,泽沐八方。

2020年7月31日上午,北斗三号收官之星成功发射1个多月后,北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在人民大会堂举行,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平宣布:“北斗三号全球卫星导航系统正式开通!”

面对阶段性的胜利,谢军丝毫不敢松气。除了要对在轨卫星进行定期检修,继续备用星的研制和发射之外,谢军现在的一个新身份是——推销员。

中国的北斗,相对于国外的几个卫星导航系统,有许多独特之处。除了拥有一般卫星导航系统的导航定位和授时服务之外,北斗还能具备短报文、通信位置报告、星基增强等功能。为了物尽其用,谢军希望更多的企业用户可以认识北斗、体验北斗。

接受环球人物记者采访时,只要一说起应用层面,谢军就抓住一切机会“推销”北斗。

“北斗的应用需要想象力,比如小学生的定位手表、宠物的轨迹巡查,还有现在70%国产智能手机都装有北斗导航信号的接收和处理芯片。我刚知道共享单车的电子围栏用上了北斗,也是一个奇思妙想。”

2020年的北斗格外活跃,疫情中火神山、雷神山医院的修建,源于北斗为复杂地形地貌实现高精度定位、精确标绘;5月,中国登山健儿再登珠穆朗玛峰峰顶,同样以北斗数据为主;在工业互联网、物联网、车联网等新兴领域,北斗没有一样缺席。

用谢军的话说,卫星离你虽然很远,但是实际上跟空气一样,无形中,人们就已经离不开它了。

没时间“仰望星空”

从事航天事业37年,谢军一直说,是自己赶上了中国航天事业高速发展的快车,所以这一路才走得都特别顺。

1982年,毕业于中国国防科技大学电子技术系雷达专业的谢军,入职位于西安的中国航天科技集团五院(简称五院)504研究所。在那里,他从钻研天线的天线设计师做起,逐渐走入数字信号、通信卫星领域。

2003年9月,2个来自北京的电话改变了谢军的人生。打第一个电话的是时任五院院长袁家军。他对谢军说:“院里决定调你担任北斗二号的技术总师。”

时任504所所长的谢军知道这份工作的重要性,还有些犹豫。几天后,谢军的老领导、五院常务副院长兼北斗二号总指挥李祖洪的电话来了:“你别犹豫,现在北斗二号的任务很紧迫,难度很大,赶紧来。”

当年12月,北斗二号项目成立,谢军上任,开启了与北斗的16年之缘。

现在说起来,他形容自己仿佛是“掉到一个坑里了”,北斗二号完结,还有三号,三号以后可能还有更多任务等着他。漫天星海,无穷尽也。

航天事业既严谨又浪漫。探月的工程叫“嫦娥”,为人类导航定位的命名“北斗”,探测火星的又援引屈原的诗句称之为“天问”……

每一个名字都是隔着漫漫的岁月而来,有着只手摘星辰的豪情,而航天人的这份浪漫可能仅限于工作中。一头扎进卫星的星海,谢军就开启了他的“996”模式。他基本不坐单位的班车,因为就没有按时下班的时候。

谢军常跟单位的年轻人说,“埋头苦干的同时,别忘了抬头仰望一下星空”,但也只会嘴皮说说,自己很少有机会抬头。有段时间,他跟妻子约定,每个周末选北京一个没去过的公园溜一圈,结果没坚持几个回合,他就投降了,原因是“懒”。

航天工作的高强度和高集中性,让谢军珍惜点滴可以抽身的时间,“在我们这种工作氛围里,不由自主就会对生活犯懒,能歇一会的时候,还是窝在家里舒服。”每天工作之余,瘫在沙发上看看电视剧,修剪一下花花草草,这就是他最放松的时刻。

谢军多年来一直有个去泸沽湖走一趟的心愿,因为听说那里的水像天一样澄澈。直到现在心愿也没实现,他就敷衍着一句“去不了泸沽湖,去别的湖也行罢”。就这样,他推着北斗大步向前,又被生活在背后推着走。在卫星的世界,他严苛慎行,在自己的世界,他“得过且过”。

谢军说,“这么多年,感到最无力的时候,就是‘时间紧任务重,但又一丁点都不能降低要求’,这是一个矛盾。在出现疑点问题时,我们是停下来打乱既定日程,还是带着风险往前走,这也是一个矛盾。卫星升天,并不是万事大吉,反而可能是另一个麻烦的开启。”

星空灿烂,北斗闪耀。卫星的终点是浪漫琼宇,谢军的终点又是起点。(作者咖喱 采访范雨莹 咖喱)