今天，北斗卫星导航系统的信号无处不在。从手机导航软件，到城市精细化治理；从田间精准农耕，到远洋航线指引；从通信网络精准授时，到防灾减灾实时预警……北斗卫星信号穿透云层、跨越山海，覆盖地球每一个角落。

北斗导航卫星全球组网示意图

回望来路，从早期“灯塔计划”的艰难探索，到“双星定位”构想的大胆擘画，再到“北斗一号”横空出世、实现从零到一的突破，“北斗”的研制之路满是坎坷与磨砺。这一时期，中国航天人突破国外技术封锁，攻坚克难、自立自强，最终完成了从关键技术受制于人到核心体系安全可靠的历史性跨越。

这是一段艰辛的奋斗史，也是一段光荣的创业史。

从“灯塔”到“北斗”

1965年1月8日，钱学森向国防科委并国防工办呈送了题为《建议早日制订我国人造卫星的研究计划并列入国家任务》的报告，建议尽快把研制人造卫星列入国家计划。报告提出：我国已经具备研制“重量在一百公斤左右的仪器卫星可以用作测地卫星、通信及广播卫星、预警卫星、气象卫星、导航卫星、侦察卫星”的条件。

当时，我国正在大力研制潜艇。潜艇需要信息导航与精确定位。用卫星为航船指路，“灯塔计划”由此萌生。

1969年3月13日，国防科委确定导航卫星工程代号为“691”。钱学森等人亲自抽调相关单位技术人员组成总体论证队伍。1970年11月，国防科委召开了“三星一船”（导航卫星、侦察卫星、通信卫星和载人飞船）方案论证会，钱学森建议将我国导航卫星正式命名为“灯塔一号”，此命名后经批准于1972年3月4日正式启用。在那个困难时期，我国开始了对导航卫星的最初探索。

然而，因经济基础薄弱、技术积淀不足，1980年，国防科委下达了一纸通知：“灯塔一号”研制任务撤销。项目虽被迫下马，但“灯塔计划”为我国导航卫星研制积累了宝贵的技术基础和工程经验。

1983年，中国科学院院士陈芳允创造性地提出研制“双星定位通信系统”，即利用两颗地球静止轨道通信卫星来测定地面和空中目标，实现区域快速导航定位的设想。能以最小星座、最少投入、最短周期实现“从无到有”。

之后，我国又组织有关方面进行论证，研究提出“三步走”发展战略，决定先建试验系统，再建区域系统，最后建成全球系统。3个系统分别是我们熟知的“北斗一号”、“北斗二号”和“北斗三号”。

作为解决“有无”问题的第一步，“北斗一号”目标是建设双星导航定位系统，验证系统设计思想的正确性。

其实，在陈芳允院士提出研制“双星定位通信系统”后，当时对于要不要立即启动耗资巨大的导航卫星工程，仍有诸多因素需要考虑。

“1983年~1989年，‘双星定位’论证了大概6年。”北斗一号、北斗二号卫星首任总指挥李祖洪回忆。

1991年，震撼世界的海湾战争打响，美国GPS全球卫星定位系统第一次以武器制导的形式大获成功。中国科学家们更深切感受到卫星导航系统安全可靠的重要性和尽早立项的紧迫性。

时任航空航天工业部副部长的孙家栋与时任国防科工委副主任沈荣骏敏锐地认识到，拥有自主知识产权的卫星导航定位系统对国家安全和作战保障至关重要。

随后，二人联名致信国家部门有关领导同志，阐明了他们对国家发展卫星导航系统重要意义的分析以及实现方法的建议。领导同志对此予以高度重视和支持，航空航天工业部五院和中国科学院等科研单位随即开展了一系列预先研究和试验工作。

1994年2月，一份名为《关于印发〈双星导航定位系统工程立项报告〉的通知》的文件印发，标志着“北斗一号”上马。这一年，已经65岁的孙家栋被任命为工程总设计师，李祖洪任卫星总指挥、范本尧任卫星总设计师，中国人开始踏上了北斗系统的探索之路。

孙家栋与李祖洪交流

“巨人”不让站，那就自己变成“巨人”

在北斗一号系统研制中，国外对我国实施严密的技术封锁，国内相关研制基础又相对薄弱，研制只能在摸索与攻坚中艰难起步。

“我们想站在‘巨人’的肩膀上，但‘巨人’不让我们站，我们就只能自己变成‘巨人’。”李祖洪说。

卫星导航系统的核心在于长期稳定可靠运行，而在当时，制约卫星稳定工作的控制分系统三大关键部件——地球敏感器、动量轮与SADA（太阳帆板驱动机构）均未能实现国产化。科研人员清醒地认识到，依赖进口绝非长久之策，于是开始了艰苦攻关。

到1994年“北斗一号”立项时，三大关键部件已完成研制并通过试验验证，随后成功应用于北斗一号卫星，自主攻克了卫星的“眼睛”、“腿脚”与“肩关节”难题，为系统建设奠定了坚实基础。

在“北斗一号”立项时，研制团队还是采用了原来的东方红三号卫星平台方案，太阳翼仍引进德国MBB公司的产品。为此，五院与德方多次谈判。

1997年3月，受时任五院院长徐福祥委托，李祖洪等人在北京新世纪饭店与德方代表商谈合同事宜，坚持必须在五院厂房进行引进的太阳翼组装工序。德方代表当场翻脸，夹着文件失态离场。这种傲慢的举动深深激怒了中方。

1998年，北斗一号卫星载荷舱准备开始试验

“太欺负人了，我买你的东西，在我这里组装这点要求都做不到。”再想到这段经历时，李祖洪的心情依旧不能平静，“我们自己干！”

李祖洪回忆，面临重重困难，“自己干”要下很大决心，而且要付出艰辛的努力。之后，五院上下憋着一口气，用不到一年时间就研制完成鉴定产品。由于当时没有大型的真空罐，无法进行真空低温状态下的模拟展开试验。总体部热控专家便巧妙设计方案，将液氮变成雾状气体，直接喷洒到太阳翼展开机构上，制造一个保持零下100摄氏度的局部低温环境模拟展开，试验大获成功。

2000年1月26日凌晨，装着首套国产化太阳翼的中星22号卫星发射。按之前惯例，星箭分离、卫星入轨后，发射场即可宣布发射成功，随即放鞭炮庆祝。但是李祖洪一直在大厅等到了太阳翼成功展开、发电正常，才松了一口气。

“这是我们第一次使用国产化帆板，要是失败了，我们钻到地下去都不行。”李祖洪说。也是从这次任务开始，每次发射任务，必须在卫星太阳翼顺利展开后，才宣布任务圆满成功。这条规定变成铁律，延续至今不变。

国产太阳翼首飞告捷意味着中国北斗“关键核心技术百分百国产化”开创先河，也打响了“北斗”自主创新的第一炮。

“我们早早就知道‘授人以鱼，不如授人以渔’，我们还说‘天行健，君子以自强不息’。我们从来不畏惧困难，朝兢夕惕，帆板国产化就是我们第一次给梦想装上翅膀，为了自由地奔向黑夜中的星与光。”李祖洪感慨道。

2000年10月31日和12月21日，我国先后发射两颗北斗一号地球同步轨道卫星，又省又快地初步建成我国导航卫星的试验系统。这个兼具定位授时和短报文通信服务功能的“双星定位系统”，使我国成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个具有卫星导航系统的国家。

流传至今的“北斗佳话”

2007年，是北斗卫星导航系统工程建设的一个难忘之年。

2月3日，刚发射不久的北斗一号04星与地面失去联系，连续17天接收不到下行信号。

对北斗研制团队来说，耗资巨大的卫星若有闪失，不仅愧对国家和人民，甚至会直接影响北斗“三步走”的进展。“我们必须不离不弃，哪怕有一丝丝希望，就算大海捞针，也要把卫星‘捞’回来。”李祖洪说，经过17天苦苦搜寻的煎熬，太阳翼终于按照轨道预示结果恢复供电，遥测数据也收到了。收到变轨点火成功消息的那一刻，他脱口而出：“煮熟的鸭子又飞回来了。”

北斗一号04星这段变轨磨难的惊险过程，也永远铭刻在北斗工程发展的历史中。

“这件事已经过去19年了，但我依旧忘不了北斗一号04星入轨故障后17天等待的艰难煎熬，忘不了孙家栋院士78岁高龄仍坚持躺在冰冷地面上检查‘490N’磕碰的眼神。”李祖洪陷入回忆，言语哽咽，眼眶泛红。

卫星抢救成功后，李祖洪写下一首诗以作纪念：“遥测中断毫秒间，杳无音信十七天。山穷水尽疑短路，柳暗花明电为先。生死炼狱终有救，几经波澜志弥坚。成败维系细微处，凤凰涅槃写新篇。”

如他所说，卫星在轨之旅既漫长又艰险，可想而知，又有多少未知的“佳话”在江湖流传呢？

“北斗一号”立项后，急需一型高可靠、高轨道的运载火箭。1994年2月8日，长征三号甲运载火箭首次发射获得成功。但之后，中国航天就开始经历1996年“长征三号乙运载火箭首飞失利”的至暗时刻，行业信心受挫。

时任长三甲火箭总设计师兼总指挥的龙乐豪临危受命。他顶住压力，带领团队对长三甲火箭进行全面技术改进，重点提升入轨精度与可靠性。最终，因高轨能力、高可靠性，长征三号甲运载火箭被确定为“北斗一号”唯一指定运载火箭，开启“北斗专列”传奇。

2003年5月24日21时，西昌卫星发射中心，暴雨如注。此时离预定的火箭发射窗口只剩3个小时。雷雨是对火箭发射十分不利的一种天气。23时左右，雷电消失了，雨也渐渐小了，但一线传来发现异常情况的报告。高高的塔架上许多一线人员开始查找原因。经过周密排查、考虑，5月25日0时34分，长三甲火箭带着第三颗北斗卫星顺利升空。

2003年5月25日，长三甲火箭成功将第三颗北斗一号导航定位卫星送上太空

“这次成功为长征火箭增添了新的光彩。”这是长征系列火箭的第70次发射，也是长征三号甲系列火箭的第12次发射，龙乐豪评价其是12次发射中“质量最好的一次”。这得益于长三甲火箭设计进一步完善、质量管理水平不断提高和出厂前进行两轮出厂测试，解决了大量的问题。

正是凭借一点点的进步累积，以龙乐豪等为代表的成千上万火箭研制人员，用成功率100%的成绩助力北斗卫星导航系统圆满实现“三步走”。

举国优势干“北斗”

再回首，在北斗工程建设的组织、保障体系中，尽显党的集中领导和举国体制的优势。

20世纪80年代，为了对陈芳允提出的“双星定位系统”设想进行关键试验验证，研制人员分别利用布置在北京丰台云岗的模拟设备、以及东方红二号甲卫星进行了两次大型试验验证。

1988年，两颗东方红二号甲卫星顺利升空，每颗卫星提供了4个转发器。后半夜，利用贵州电视台和河南电视台不播放电视节目的间隙，方案论证团队通过卫星上的转发器做试验。“虽然这两个试验简单，但实际上动员了地面设备、场地、仪器等系统的很多相关人员。”李祖洪回忆。

1989年9月4日，研制人员进行首次星地对接试验，凌晨4点多，演示操作手忐忑地按下信号发射键。显示屏上一下子跳出卫星发回的信号，很快得到了主要性能指标。

“双星定位成功了！”“我们成功了！”众多技术攻关人员激动得欢呼雀跃，相拥而泣……

北斗工程建设时，传统的“以卫星为核心”的航天工程组织管理模式难以适应，必须推行和建立“以系统为核心，面向应用、面向服务的系统工程组织管理模式。”北斗工程成立了工程大总体，从技术和管理两个维度组成矩阵式网络体系。来自方方面面的北斗队伍，凝聚成一个同舟共济的任务共同体。

据统计，北斗工程启动以来，陈芳允、孙家栋两位“两弹一星”元勋领衔出征，在全国范围内先后调集了400多家单位、30余万名科技人员参与研制建设，全力托举北斗。

2002年，北斗一号等三星表彰大会

北斗卫星导航系统建设历程还与国家的“五年计划”紧密同步。“北斗一号”立项的1994年，正值国家实施第八个五年规划，而“北斗二号”立项的2004年，正值国家实施第十一个五年规划，“北斗三号”立项的2009年，正值国家实施第十二个五年规划，并将其列入国家16项重大专项任务内容。

“‘北斗一号’用28亿元人民币搞成了别人花200亿美元的研究，实现了从无到有的突破，填补了空白，用最少的钱干最大的事。”李祖洪说，在国民经济建设面临困难的时候，“北斗一号”解决了性价比问题，通过双星定位，既能够导航定位，还能够发短报文。

“‘北斗一号’的研制实属不易，作为‘三步走’战略的第一步，走得格外艰难，却又是必须迈出的一步。现在回头看，这一步走得十分正确。”李祖洪表示，“中国航天向来坚持‘三步走’发展路径，神舟飞船如此，嫦娥探月如此，北斗导航亦是如此，每一步都是不可或缺的关键历程。”

在李祖洪看来，社会主义国家能够集中力量办大事，北斗系统的建设就是一个生动的范例。所有参与“北斗”研制的航天人也将继续建好北斗、用好北斗，让北斗更好地服务全国人民、全球，造福全人类。

（顾航瑜）