面對面丨專訪北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程副總設(shè)計師：北斗收官的幕后故事

2020年6月23日9時43分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，成功發(fā)射北斗系統(tǒng)第五十五顆導(dǎo)航衛(wèi)星，暨北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星。這標志著北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。

《面對面》欄目記者在北京專訪中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程副總設(shè)計師冉承其。

雞爪形裂紋引起的全過程核查

此次發(fā)射的衛(wèi)星是一顆地球靜止軌道衛(wèi)星，也是北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署的收官衛(wèi)星。按照原計劃，此次發(fā)射定于6月16日上午，但當天清晨6點，官方卻發(fā)布了發(fā)射任務(wù)推遲的消息。

問題發(fā)現(xiàn)于6月15日晚八點多鐘，發(fā)射現(xiàn)場工作人員發(fā)現(xiàn)，控制氧流量的一個穩(wěn)壓器里面一個減壓閥出了故障。經(jīng)過討論，專家們的意見很快得以集中：如果排除測試設(shè)備問題，那么閥門產(chǎn)品是否存在問題需要盡快排查。發(fā)射塔架上，操作人員按流程進入火箭艙體中對減壓閥進行檢查，殼體上一個三四公分大小的雞爪形細小裂紋映入眼簾。

記者：像雞爪一樣的裂紋？

冉承其：是的，呈放射狀的這種裂紋，我們當時唯一不放心的就是它的機理我們沒有吃得特別準，所以采取的措施就是兩條線并舉，一邊我們繼續(xù)更換這個產(chǎn)品，保證它沒有問題，發(fā)射的流程計劃按照我們預(yù)定的計劃往下走。

發(fā)射場的人員迅速聯(lián)系北京的同志，對同批次產(chǎn)品從設(shè)計到生產(chǎn)、檢驗進行全過程核查。同時，緊急更換備份產(chǎn)品，并檢查工作狀況是否滿足要求。臨近12點，新更換的同批次產(chǎn)品經(jīng)檢測工作狀態(tài)正常，具備實施任務(wù)條件，但任務(wù)指揮部沒有很快作出重啟發(fā)射的決定。6月16日凌晨1點，北京方面對產(chǎn)品抽檢件的材料分析結(jié)果傳來，問題得到復(fù)現(xiàn)。

冉承其：是材料的一種現(xiàn)象，這個方面是以前我們認為不太可能出現(xiàn)的問題，我們認為它可能還有我們沒有完全特別清楚的地方，我們有句話“不帶疑點加注，不帶隱患上天”，就是要把它徹底搞明白，查找原因，最后我們前線任務(wù)指揮部決策，中止這次任務(wù)發(fā)射。

夜以繼日的徹底歸零工作

6月16日白天，問題產(chǎn)品被迅速送回北京，接受材料檢測，當晚，經(jīng)過前后方結(jié)果比對，證明了問題發(fā)生的機理。已經(jīng)加注常規(guī)推進劑的火箭矗立在塔架上，必須迅速拿出符合要求的替換產(chǎn)品，協(xié)調(diào)工作隨即展開。與此同時，圍繞問題的研究和歸零工作也在緊張推進。

冉承其：這個零就是讓這個產(chǎn)品的質(zhì)量技術(shù)狀態(tài)回到跟正常產(chǎn)品一樣，不帶任何隱患回到歸零狀態(tài)，我們經(jīng)常講“千萬不能歸而不零，可以歸但不能不到零位，一定要回到最好的狀態(tài)”。6月16日中止發(fā)射以后，我們技術(shù)人員爭分奪秒，幾乎都沒有休息的時間，6月18日完成了這個產(chǎn)品的徹底歸零。

前所未有的最大規(guī)模推進劑泄出及重新加注

6月18日晚，工作人員加班加點，將從北京運來的替換產(chǎn)品安裝上箭，經(jīng)測試，指標符合任務(wù)要求。但是，由于夏季氣溫較高，已經(jīng)加注常規(guī)推進劑的火箭貯箱內(nèi)的燃料溫度和氣枕容積出現(xiàn)變化，已不滿足發(fā)射實施條件。

推進劑不泄出顯然不行，但泄出后再重新加注，過程中會不會出現(xiàn)新的問題？經(jīng)過決策，航天人做出了一個艱難的決定：長三甲系列火箭將進行歷史上前所未有的最大規(guī)模推進劑泄出及重新加注。

冉承其：相對于加注，泄出是一個逆操作。再一個，推進劑特別是它的氧化劑是有腐蝕性的，時間長了對管路對部件會帶來一定影響，并且我們要求保證推進劑泄回的過程中不能有任何閃失，還有一定安全性的風(fēng)險。

記者：您指的安全性風(fēng)險是什么？

冉承其：燃燒劑四氧化二氮帶有一定的對人身體健康不利的影響因素，既要控制流速，還要保證所有的管路是完好的，不能有任何泄漏，這中間的操作取決于我們一線的操作人員，而這項工作不是天天都在操練的。我們就要把問題做得足夠細致，風(fēng)險分析排查我們專門制定了21項應(yīng)對舉措，關(guān)鍵要靠人高度的專業(yè)性和責任心來確保。

從6月19到20日，火箭一級、二級及四個助推加注口以上的氧化劑、燃燒劑分別安全完成泄出操作。粗略計算，泄出量約占加注燃料總量的3/4，規(guī)模之大世所罕見。

有限時間內(nèi)的精準拆除和新產(chǎn)品安裝

然而，一波未平，一波又起。夏季高溫情況下燃料加注后推遲發(fā)射，給航天人帶來了新的難題。工作人員在對泄出后的助推器氧箱進行檢查時，發(fā)現(xiàn)連接傳感器的法蘭盤螺栓出現(xiàn)輕微腐蝕現(xiàn)象，需要盡快更換。這項操作只能在狹窄的箭體內(nèi)進行，操作人員要身著防化服從儀器艙艙口鉆進火箭內(nèi)部，以俯臥的姿勢，在一個小時以內(nèi)精準完成拆除和新產(chǎn)品安裝工作。

冉承其：氧化劑有腐蝕性，燃燒劑對人體有些毒副作用，這些都是我們需要研究的問題。我們操作人員就是要膽大心細，還需要有一種舍我其誰的奉獻精神。如果沒有這次特殊的意外的中止發(fā)射，我們加注的同志可能就不會碰到這些風(fēng)險，我們更換部件的同志也不會碰到這些新的不確定因素，但當需要的時候，每個人都義無反顧堅決完成任務(wù)。

最終，工作人員完成了4個助推器氧箱24個螺栓的緊急更換任務(wù)，所有人開始為6月23日的重啟發(fā)射做著各項準備工作。西昌的雷雨季節(jié)增加了發(fā)射前的難度。雨中，發(fā)射前的各項準備工作有序進行。

記者：到什么情況下您心里有底了？

冉承其：真正比較托底的是像上一次(6月15日)我們發(fā)射前的最后一次總檢查功能檢查，我們線上所有的狀態(tài)都是正常的，我們不到9點鐘就完成了發(fā)射前各項功能的檢查，一切正常。55顆衛(wèi)星發(fā)射，偏偏在最后一次我們趕上這么一個小劫。我們有個同事講，就像唐僧西天取經(jīng)，九九八十一難我們終于把八十一難最后一難給化掉了。

獨一無二的短報文能力

6月23日9時43分，長征三號乙運載火箭點火發(fā)射，北斗收官之星奔向蒼穹。事實上，在2018年年底，隨著北斗三號基本系統(tǒng)完成建設(shè)，我國已經(jīng)開始提供全球衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)。如今，隨著最后一顆北斗三號組網(wǎng)衛(wèi)星的加入，我國有望提供更為精準的增強服務(wù)。

冉承其：比如這顆衛(wèi)星上有我們北斗的短報文能力，比現(xiàn)在天上使用的北斗二號系統(tǒng)能力大大提升。北斗二號的能力每次短信120個漢字，北斗三號每次一千個漢字。除此之外還具備什么能力呢？可以傳圖像、打語音電話，這是一個重大的突破。這是我們中國科技進步、航天技術(shù)進步、北斗團隊技術(shù)攻關(guān)重大進步的一個標志，在全世界是獨一無二的能力。

可達厘米級的高精度應(yīng)用

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主建設(shè)，可與世界其他衛(wèi)星系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗系統(tǒng)最重要的差異化服務(wù)是短報文服務(wù)和高精度服務(wù)。北斗三號基本導(dǎo)航服務(wù)可向全球提供精度優(yōu)于5米的定位服務(wù)，在精密定位方面，最高精度定位動態(tài)可達到分米級，靜態(tài)可達到厘米級。

冉承其：我經(jīng)常這樣形容，如果出租車裝上這套高精度系統(tǒng)，可以閉著眼睛把車開到你的腳底下，這就是我們北斗的特色服務(wù)。這是一個了不起的變化，也是一個巨大的成就。這個高精度應(yīng)用目前只能在我們中國境內(nèi)用，今后還要把它向全世界推廣。

世界最高的授時精度

目前，北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)由北斗二號系統(tǒng)和北斗三號系統(tǒng)共同提供，2020年后將平穩(wěn)過渡到以北斗三號系統(tǒng)為主，計劃到2035年以北斗系統(tǒng)為核心，建設(shè)更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時空體系。

冉承其：我們北斗衛(wèi)星的授時精度也是世界上最高的，十個納秒，就是你收到時間的誤差不會超過十個納秒，一個納秒是十的負九次方。

記者：我們眨個眼睛這個速度？

冉承其：多少個納秒過去了，時間的這個應(yīng)用一般普通百姓感受不到，但金融、電信、電力等等都跟時間分不開，尤其是需要更高精度的時間。這個更高精度的時間由我們中國北斗系統(tǒng)自己提供，對我們的安全對我們的發(fā)展都會有很大的幫助。

從1994年北斗一號系統(tǒng)工程立項，到如今北斗三號組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)收官，中國北斗人用20多年的時間實現(xiàn)了55顆衛(wèi)星的研制發(fā)射。其間，北斗人走過了從“埋頭追趕”到“昂首領(lǐng)跑”，從“受制于人”到“自主可控”，從“區(qū)域服務(wù)”到“全球指路”的艱辛歷程。2020年北斗全球系統(tǒng)按期建成是大國承諾，也是邁向航天強國的標志之一。