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北斗卫星：中国“天眼”看世界

发射成功不久的第17颗北斗导航卫星，是中科院承担的首颗长寿命、高可靠业务星。它的研制只用了3年零3个月。在未来的导航卫星研制上，中科院将会承担更多的任务。
大部分人的五一小长假过得不亦乐乎。然而，在西安卫星测控中心，有一群人却一直坚守在岗位上，中科院上海微小卫星工程中心导航副总师沈学民就是其中之一。
4月21日，北斗导航小卫星准确进入工作轨道，地面成功接收到卫星下发的导航信号，沈学民的一颗心总算放进了肚子里。“我们的卫星测试项目基本完成，所有的参数都很理想。”
再过几天，这颗刚刚发射的新一代北斗导航卫星就要交付用户进行导航性能测试试验，而这个试验也将一直持续到7月份左右。
“就像一台电视机，生产出来后，你要交给用户作评价，并获取反馈意见。”沈学民说，所获得的数据将为以后北斗导航卫星的研制提供数据支撑。
这些，意味着中国距离“天眼”看世界的梦想又近了一步。
来自天上的对话
与之前的16颗北斗导航卫星相比，这颗新的小卫星最大的不同就在于“星间链路”功能。
星间链路是指用于卫星之间通信的链路，可以将多颗卫星互联在一起，实现卫星之间的信息传输和交换。而“天上的对话”实现后，北斗卫星就不用过分依赖地面，这可以解决地面基站不足的现实难题。
而且，“即使地面发生了自然灾害等意外导致地面控制与卫星‘失联’，导航系统依旧可以自主运行很长一段时间，用互相测距的方法进行定位。”沈学民说。
当这一设想首次被提出时，几乎没人相信他们能成功。
如今，星间链路的有效性和稳定性已经得到首次验证。而且，从这颗卫星开始，北斗卫星都将具备星间链路。“这一功能的验证，为这项技术真正用在工程上起到了奠定的作用。”沈学民说。
“小年轻”的大责任
小卫星的特点和优势当然不只在星间链路上。在卫星姿态设计方面，也采用了与以往不同的设计路线。“小卫星首次采用了以恒星为参考源的星敏感器，而不是常用的陀螺定姿技术。”上海微小卫星工程中心副主任、导航卫星总设计师林宝军说，正因为此，他们还专门针对导航任务，设计了中科院导航卫星平台。
首次采用功能链设计理念、首次采用直接入轨发射方式、首次大量使用国产化器部件……小卫星的身上有着太多第一。
作为中国科学院承担的首颗长寿命、高可靠业务星，从启动到完成，小卫星的研制只用了3年零3个月。
然而，令人意想不到的是，这样一个意义重大、影响深远的工程，竟然出自一个大多由“毛头小伙子”和“黄毛丫头”组成的团队之手。这支队伍的平均年龄31.7岁，“80后”占到75.8%。
拧螺丝的人永远在拧螺丝，铆钉的人永远在铆钉，这种状况不会发生在小卫星中心。生于1988年的李绍前是团队中的一员，2012年研究生毕业的他，来到微小卫星工程中心工作就被分派到了新一代北斗型号里，可谓接受了十足的锻炼。
卫星副总指挥李国通也说，这支年轻的科研团队，充分发扬了中科院的创新精神与航天工程的严谨精神。
未来挑战更加艰巨
根据计划，北斗系统将在2020年左右实现全球组网，届时将建成由5颗地球同步轨道卫星和30颗非地球同步轨道卫星组成的“天眼”，提供覆盖全球的定位、导航和授时服务。
这又将是一轮新的挑战。“卫星之间的组网要考虑排列位置，卫星之间要有相位，并在一定的轨道上。”沈学民说，每颗卫星如何回到自己的特定位置上是一个难点，而那么多的卫星在天上，也给地面的运控管理带来了很大困难。
此外，对于导航卫星来说，最难的就是保证其长寿命、高可靠、高可用。“第一颗试验星验证可行，但要保证后面的每一颗星都这样，这对研制工作也是很大挑战。”沈学民说。
在未来的导航卫星研制上，中科院将会承担更重的任务，平均每年要研制两颗卫星甚至更多。
在沈学民看来，这就需要在管理模式上作出创新，即不能以现在的科学模式来对待后期的工程建设，工程卫星要尊重其自身的规律。
如今，北斗导航系统已成为继美国gps、俄罗斯格洛纳斯、欧盟伽利略之后的全球第四大导航系统。那么全球组网后的国际合作也在考虑之中。“各大系统之间如何实现嵌入互操作？如何共用？中间的协调工作也很难。”沈学民说，这些都需要从现在开始就进行考虑和研究。
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（本文转载自《科学网》）