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北斗卫星系统总设计师——谢军
发布时间:[ 2017-12-11 15:42 ] 文章来源:< 综合 > 浏览量: 1604
    11月5日,西昌卫星发射中心,两颗北斗三号全球组网卫星划破苍穹、翱翔太空。“复移小凳扶窗立,教识中天北斗星。”北斗三号卫星首次发射圆满成功,拉开了我国北斗卫星导航系统全球组网的序幕,为中华民族砥砺前行点亮了又一盏明灯。北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师谢军说:“很开心也很兴奋,北斗这张蓝图终于实实在在地摆在大家面前。同时,这也是一个新的起点,未来还有更多的挑战等着我们。”
   
用北斗照亮人生坐标
    谢军,1959年生于山西省临汾市,中共党员,研究员。1982年毕业于国防科技大学电子工程系雷达专业,1987年获五院通信电子专业硕士学位。历任航天科技集团五院504所副所长、所长,北斗二号导航卫星总设计师,现任北斗三号工程副总设计师、北斗三号导航卫星首席总设计师。曾获部级科技成果一等奖1次,三等奖2次;2009年获航天奖;2010年被评为中国航天科技集团公司学术技术带头人;获2010年度航天功勋奖;2012年获“十佳全国优秀科技工作者提名奖”,并当选俄罗斯宇航科学院院士。
    中国航天科技集团下属中国空间技术研究院航天五院504所从上世纪80年代北斗计划起步开始,一直担负着北斗卫星系统和产品的设计制造工作。谢军从国防科技大学毕业后分配到504所,从此种下了与北斗结缘的种子。
    刚到504所,谢军被分到天线技术研究室,那时测试天线一定要爬到野外一个很高的测试塔架上。当时的他并不知道自己有恐高症,只觉得自己年轻,应该上塔架,但一爬到高高的测试塔架上,他就不停地眩晕、浑身没劲,室里的老同志知道后,就再也不让他上测试塔架,于是他就在地面上负责转动转台上的天线,那时转台转动天线只能靠手一度一度转和测,烈日炎炎下他一蹲就是一下午。
    不久之后,谢军接手了第一件产品的研制——同轴波导转换,那时调节测试驻波的仪器设备非常简陋,需要用手一点点垫模片,把模片垫得合适了指标才会满足要求。虽然是一项琐碎而单调的工作,但是学到的知识却十分扎实。由于岁月的历练,他养成了刻苦踏实的工作作风,成为了504所最年轻的高工、最年轻的研究员和副所长。
   
征服挑战攻克难关
    北斗卫星导航系统,是我国自行研制的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
    2000年,我国建成北斗导航试验系统,成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2004年,北斗卫星导航区域系统工程正式立项,揭开了中国自主导航系统研制工作的崭新一页。
    当时北斗的研制工作面临着很多难题,首先,这是一个多星组网的系统,必须通过批量生产和密集发射保证其效应的发挥,但生产能力和长寿命问题是巨大考验;其次,导航系统要提供连续稳定的服务,而任何一个小部件的质量问题都会对整个北斗导航星座产生影响,造成服务中断,因此必须保证零缺陷、零故障;其三,卫星系统中采用了许多新技术、新器件、新工艺,攻关难度巨大;其四,研制队伍非常年轻,缺乏必要的系统知识和工程经验。
    在这种背景下,谢军走上了北斗导航卫星总设计师的岗位。他说:“压力很大,但时代选择了我,责任选择了我,我决不能怠慢,必须玩命儿地干。”从北斗“三步走”发展战略的确定到三种轨道、混合星座方案的设计;从攻克卫星上采用的新技术、新器件、新工艺到通过批量生产和密集发射保证卫星系统发挥其有效性,他和团队们始终都在逆流而上、乘风破浪!
    自从谢军走上了北斗二号导航卫星总设计师的岗位。岗位变了,身上的担子更重了;职务变了,肩负的使命更多了。他是个“拼命三郎”,对待工作十分严谨细致,即使工作再苦再累,毫无怨言、充满激情。他常和同事说,搞科研对他来说有一种强大的诱惑,“当你有了热爱,你就能不怕苦、不怕累,肯下工夫、肯钻研”。
    谢军担任总师之初,许多知识都没有掌握,诸多问题都不是很清楚。不懂就问,不会就学是每一个航天人必备的精神品质。对卫星总体结构不了解,他就亲自去拜访相关领域的老专家,直到把每个部件、每项产品、每个问题搞明白才肯离去;对热控分系统、电源分系统不了解,他就逐一去请教专业能力强的老师傅。看到航天领域泰斗级人物对待工作的一丝不苟、朴实严谨的工作态度,他受到了深深的感染,让他更坚定了要从老一辈航天人手中接过“接力棒”的决心。
    2009年,研制工作遭遇到了挫折,谢军凭着强烈的责任感,在挫折中坚定信念,绝不放弃,带领研制团队通过大量的数据分析、实验验证和反复计算,彻底查明了原因,解决了重大隐患,为后续型号的成功铺平了道路。
    2010年,北斗研制工作进入关键阶段,谢军咬紧牙关,对技术状态、进度阶段、短线关键项目和人员队伍资源等方面进行了周密策划、部署和动态项目管理,夜以继日地带领研制团队奋战在研制一线,不放过任何质量问题和产品疑点,圆满完成了五颗卫星的成功发射和在轨稳定运行,实现了接替北斗一号卫星业务和建成导航星座最简系统的任务目标,有力地推动了北斗卫星导航系统的建设。
    2013年北斗三号工程伊始,经各部门研究决定,在北斗三号卫星上使用国产化行波管放大器。该设备之前一直是引进国外技术,因此要严格把控首次实现国产化的产品指标。负责研制行波管放大器的单位攻坚克难,费了九牛二虎之力终于研制出6台设备。可是,谢军在认真检查这6台产品之后却作出了一个令人意想不到的决定:质量未达标,全部重做。航天产品的核心是质量过硬,性能稳定,质量和进度就像天平的两端,不能顾此失彼。
    谢军常说,乐于奉献是航天人的突出品质和必备素质。他是这么说,也是这么做。多年来,他一直无暇顾及家事,几乎将全部的时间和精力都献给了航天事业。有时,他也会和航天系统外的朋友说到航天工作的“苦”。而这种“苦”不只是工作强度大、经常加班的“苦”,而是指航天人要顶着方方面面的压力,把国家交给的重要任务保质按时完成好。他说:“航天工作很吸引我,当你有了热爱,所有征服挑战、解决困难的过程都变得十分有趣。”
    这就是谢军,满怀对航天事业的激情与热爱,无私奉献,踏踏实实工作;怀抱赤子之心,善待他人,认认真真生活。
   
努力钻研精益求精
    从北斗“三步走”发展战略的确定到三种轨道、混合星座方案的设计;从攻克卫星上采用的新技术、新器件、新工艺到通过批量生产和密集发射保证卫星系统发挥其有效性,谢军和他的团队始终都在逆流而上、乘风破浪!
    有“导航卫星心脏”之称的星载原子钟就发挥着提供时间基准的作用,在北斗二号建设时,星载原子钟成为绕不开的“拦路虎”。研制出的第一台原子钟在工作时经常会出现突跳,精度很差。为了解决上述问题,他经常深入一线与大家一起分析原理、掌握一手材料;有的时候,他宁可36小时不合眼,也要坚持做完产品实验,不会错过一个疑点,不能放过一丝误差。时间精度是卫星导航的命门,天地间时间越同步、误差越小,定位精度就越高。
    那时,谢军总是频繁往返于北京、西安、武汉、兰州等地,生怕有一家研制单位掉以轻心、松懈生产,担心有一款产品未达标准、出现问题。经过谢军团队多年的不懈努力,终于让北斗用上了自主开发研制的原子钟,其天稳定度达到10-14量级,授时精度50纳秒,300万年只有1秒误差。
    卫星寿命是有限的,以北斗二号为例,很多示范项目还没来得及应用,在轨卫星便已无法正常提供服务。所以,北斗卫星导航系统必须迅速打入空间、快速完成组网,这对五院的批量化生产能力提出了前所未有的挑战。为此,五院引入流水线作业模式,就像生产车辆一样,每一个作业点都有相应的生产工序。此外,科学的规划管理也让生产有条不紊。任务开始前,谢军总会同生产单位做好沟通,并为每一类产品制定生产计划。一旦输入到达,随时就能开展生产。例如在卫星热管生产中,下午4点设计图纸到厂,下午6点工艺图纸就完成晒图并下发到车间,当天晚上就开始正式生产,最终只用10天左右就完成了热管产品制造,将生产周期缩短了一半以上。
   
迎刃而解的团队工程
    打造高品质、“中国造”导航卫星是 “北斗”团队的追求,他们始终坚持自主的北斗卫星导航系统的信念,努力实现新一代北斗导航卫星98%的部件国产化,关键的器部件达到“中国造”,为建设独立自主的全球卫星导航系统铺平了道路。为了保证国产部件的性能质量,该团队在谢军的带领下,他们坚持“严慎细实”,坚持高标准,花费了大量的时间,重视地面验证与分析,对国产部件反复进行验证、测试、迭代。
    卫星研制是一项团队工程,没有个人英雄,航天事业的成功是一个团队的成功。在北斗研制工作中困难常有、挫折不断,好在有这样一支特别能吃苦、特别能奉献的队伍,让每一道难题都迎刃而解,让每一次险情都转危为安。
    有一次,在进行大功率微波开关研制时,产品功率耐受试验曾一度受阻,厂家为此陷入了困局。得知这一情况后,“北斗”团队在第一时间来到生产现场,组织国内相关领域专家,与厂家一道分析、试验,重新做了好几轮设计,并与厂家一道进行结构、工艺等重大改进,终于突破了这一技术难关,研制水平也得到了大幅提升。
    针对国产化行波管的某些关键技术指标超差的问题,“北斗”团队与研制单位认真分析原因,找到了改进设计方案。重新修改产品设计,重新投产,最终改善了关键技术指标,保证了产品使用性能要求和产品质量。
    谢军说:“航天的质量就是我们的生命,用严格管理确保产品质量,让中国人乃至全球用户用上更满意的北斗导航卫星系统,就是我们的工作目标。” 在新一代“北斗”导航卫星的研制过程中,他们始终在质量、进度及技术难度等各种风险之间权衡、决策,但即便是在最艰难的时候,也从未动摇过国产化的决心。
    正是通过他们的艰辛努力,过去长期依靠进口的行波管放大器组件、固态放大器、微波开关、大功率电源控制器、动量轮组件、星敏感器等关键产品,在新一代“北斗”导航卫星上首次实现了主、备份全部国产化,国产化率位居我国长寿命卫星的榜首。此外,元器件国产化也成绩喜人。尤其是高速信号处理器、大容量存储器等广泛使用的核心元器件,首次实现了国产化,70余类将近万只新研制的国产化元器件在新一代“北斗”导航卫星上得到了应用,同时使用如此多的新研国产化元器件,在国内卫星研制史上也是第一次,这对于牢牢把握我国卫星关键产品研制的主动权意义非凡。
    一系列新产品的应用,充分展现了谢军领导的“北斗”研制团队实现航天强国梦的担当责任与意识,充分展现了国内实力单位进行攻关的能力与成果,为后续“北斗”导航卫星的全面国产化铺平了道路。同时,国产化工作还牵引和带动了国内基础工业的进步,提升了对前沿技术发展的引领能力,促进了相关基础学科的快速发展。
   
北斗开启亿万级别市场
    中国的北斗导航系统,与老百姓的距离并非远在天边,而是近在眼前。“车联网”“可穿戴设备”“物联网”等概念都与北斗密不可分。以“可穿戴设备”为例,中国联通和四川长虹佳华公司已推出基于北斗卫星定位系统,物联网、无线通信技术等相关的“关护通”产品。两家公司设计的终端为老人提供一键通话、一键紧急求助、语音提醒及血压、心电等医疗数据无线采集等应用。老人带上终端产品后,将连上智能服务平台,家人和老人可随时了解老人的位置、身体状况,并可以进行防护圈设置和语音提醒等,请求关爱服务。北斗在自驾游、探险游等旅游领域也有作为。海南天标电子科技有限公司就推出了北斗智能导游机,北斗自家有车载机、北斗个人探险游手持机等三款智能终端。此类终端能帮助用户监测路况、天气等。特别是对于爬山爱好者来说,发生事故后,北斗定位服务是其生命的保障。
    到了2020年,我国将会有30多颗北斗三号卫星闪耀太空。北斗作为国家基础设施,是一项长期推进计划,也是完善的国家卫星导航应用产业的支撑和保障体系,下游生厂商在应用端的建设是北斗导航大众化的关键。基于这张“天网”,无数创新应用将在全球开启亿万级别市场。无人驾驶汽车已可以在繁忙的交通路上行驶,无人投递机则已开始在部分地区试飞。(杨柳)