青年小卫星团队如何创造奇迹

  北斗三号卫星系统总设计师林宝军揭秘——
  青年小卫星团队如何创造奇迹

  “北斗三号全球卫星导航系统”进了今年的高考数学试卷。北斗三号卫星系统总设计师、中科院微小卫星创新研究院副院长林宝军在接受中青报·中青网记者采访时表示,出这样的题有利于“国之重器”的传承,能激发考生学习相关知识的兴趣。

  去年7月31日,我国自主研发的北斗三号全球卫星导航系统建成并开通。“2015年,第一颗北斗三号卫星发射时,我们这支设计团队共81人,平均年龄31岁。”林宝军说,美国实现从GPS2到GPS3的技术跨越大概用了20年,我国这支年轻的队伍仅用时3年零3个月。

  全是年轻人,能造小卫星?  

  在以年轻人居多的航天单位中,小卫星团队的年轻化程度是出了名的。

  林宝军2009年从北京来上海时,研究院研发、生产、行政人员加起来不到150人。当时,团队成员在生产制造、研发设计等工作中面临很多困难。

  为此,研究院每年招100名新人,并连招3年。但招来的年轻人几乎都是刚毕业的研究生、博士生,对于研制卫星这项工作,他们觉得陌生,甚至对自己的能力不自信。

  “我本科读的内燃机(专业),本来是个柴油发动机工程师。但我也参与了神舟、北斗,你们为什么不行?”尽管林宝军的履历很丰富,包括:内燃机专业本科、计算机专业硕士、软件控制专业博士、高能天体物理专业博士后,曾任载人航天工程应用系统副总设计师,参与从“神舟一号”到“神舟十三号”的全部论证工作,但他不爱摆架子,时常用自己的工作经历激励年轻同事。

  没有自主卫星导航系统的中国,就像行走在黑夜中——关键时刻,摸不着路,因此国家对北斗系统寄予厚望。

  研究院“人不够”,且北斗系统总体的研发工作正处在转型关键阶段:第一个挑战是我国的系统要从“只管头顶那片天”的区域型调整为全球型;第二个挑战是“时频”,传统的铷原子钟装在卫星上,对地面管控有很强的依赖,每隔一两个小时,就要校准一次时间、位置;第三个挑战是要实现“一箭多星”快速组网发射,卫星要小型化、长寿命。

  当时,林宝军对年轻同事说:“等你们年纪像我这么大时,能做成一颗北斗三号,就算没白活。”但出乎所有人意料的是,这群年轻人在2015年就发射了第一颗北斗三号卫星,这颗卫星使用超过70%的新技术,而通常一个新型号卫星使用新技术不超过30%;2018年全年高密度发射8颗北斗三号卫星;2020年,我国已经有30颗北斗三号卫星在太空翱翔。

  160多项新技术,亮相都是“绝活儿”

  林宝军总能亮出很多“绝活儿”,在总装大厅里,他随手一比划,“你看那个扁扁的黑盒子,就只有我们(北斗)有!”

  他说的“扁扁的黑盒子”,是150瓦大功率氮化镓高效固放设备,是北斗三号160余项创新技术中的一项。

  “固放设备信号传输能力更强,优于国外同类产品。万一在太空中出现故障,切换用传统行波管,性能与国外同类产品一样。”林宝军看着眼前这件“宝贝”说,“这东西别人想要,我们还不卖呢!”

  此外,北斗三号还自主研发了比铷原子钟性能更优的氢原子钟,“氢钟更加精准,一两个月调校一次时间即可”。为了让小卫星更加耐用,研发团队还自创“氢钟、铷钟无缝切换技术”。如果氢钟在太空中出现故障,只需20皮秒时间,就能切换成铷钟工作。这对用户而言,能实现真正的“无感切换”。

  在导航卫星领域,能与中国北斗同台竞争的,有美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统。在卫星大家庭里,中国北斗率先实现了“吨级”,而其他国家和地区的导航卫星重量一般在3-4吨,北斗三号卫星全部装配完成后总重量只有1吨左右。

  尽管林宝军是学工科出身,但北斗每发射一次,他总要作诗一首以表庆祝。“这两颗卫星从研制到发射一共经历了3次归零,前所未有。”2018年10月15日,中科院北斗三号第四组MEO卫星发射当天,他写了一首藏头诗,把“历险收官,接续奋斗”写进每一段诗句的开头,“官子破晓湛卢剑……”林宝军告诉记者,自主建设北斗系统是为了“服务全球、保家卫国”,并没有“称霸武林”的意思,自己在“轩辕剑”和“湛卢剑”之间反复斟酌,最终认为“中国的北斗也是世界的北斗”,“湛卢剑”更具仁者意义。

  要让年轻人“有事干,有钱花,有人爱”

  2017年12月,林宝军及其团队在西昌卫星发射中心为中科院北斗三号第一组MEO卫星的发射作准备。看着卫星创新院忙碌的年轻人,发射中心负责人感慨道:“这些年轻人太拼了,可别把人才给累着了。”

  林宝军嘴上说着“不累不累,就跟过年回家打牌一样,喜欢这件事儿就满怀激情地做,在家打牌也不觉得累啊!”但他也在心疼这群年轻人,“他们很多人硕士毕业,每个月薪水可能还不到1万元,手头花销也不宽裕。”他总是和研究院里的年轻人说:“你们不要看重那些大牌包包、豪车、豪宅,一辈子下来要有故事可以说给后辈听。”

  “很多时候,我们都在‘陪卫星’,没空‘陪家人’。”林宝军总是鼓励年轻人“有追求”,但在面对记者的镜头时,他也为年轻人的生活实际鼓与呼,“我们要让这些年轻人有事干、有钱花、有人爱。”

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