真正的強大,不僅在於手握利刃,更在於擁有明察秋毫的雙目。
如果說航母、戰機、導彈是國之利刃,那麼北斗系統,便是那雙洞察全球、指引方向的眼睛。
有了北斗,利刃方能精準出鞘,劍指蒼穹。
可這雙關乎國運的眼睛,中國曾不得不長期借用他人的。
它的誕生,始於一次刻骨銘心的“失明”。
01. 印度洋上的屈辱
1993年7月7日,天津新港。
中國遠洋運輸總公司貨船“銀河號”,滿載著文具和小五金,啟航駛往杜拜。
沒人想到,一場無妄之災,正在印度洋的烈日下悄然逼近。
7月23日,美國駐華大使芮效儉緊急約見中國外交部官員,聲稱握有“確鑿情報”,“銀河號”偷運化學武器原料,要求立即停航並接受美方檢查。
咱們大吃一驚,結果核查發現,除了船的名字正確外,美國連目的地、船的大小都搞錯了,所謂偷運化學武器原料,更是無稽之談。
不過,我們的解釋,美國聽都不聽。
EP-3E電子偵察機一路尾隨“銀河號”,沿途港口也接到通知,禁止提供補給。
8月2日,離杜拜只剩一天航程,2艘軍艦、5架直升機圍了上來。
強大的無線電干擾,切斷了船上與外界所有聯絡;GPS訊號壓制,讓“銀河號”直接從電子海圖上“消失”。
船上的人只能拿出海圖和六分儀,看著星星定位航行。
但美軍高頻喊話:禁止進港,禁止轉向,否則擊沉。
“銀河號”被迫拋錨。
可沒想到,這一拋就是33天。
茫茫大海中,沒有無線電,沒有GPS,岸基人員找不到“銀河號”,而“銀河號”也喊不出聲。
這就是定位權被控制的滋味。
8月的波斯灣,50多度,甲板曬得滾燙,手碰上去就是水泡。
第一天,船員們還躲在船艙打牌。
第四天,油料只剩14噸,船長張如德下令,空調停了。
第十天,造水機也停了,淡水限量。每人每天一小桶,吃喝洗全包。
第二十天,美國軍艦在不遠處晃悠,直升機時不時懸停,氣流把人壓彎。美方通過電台喊話,可以提供補給。
張如德沒有理會。但大家悄悄開始寫遺書。
岸上的人更煎熬。去找美方協調,只有冰冷的一句話,“必須先上船檢查。”
第二十八天,一艘阿聯加水船終於靠近,這是多方交涉的結果,不是美國人的。船員們捧著水杯,手在抖。
第三十三天,沙烏地阿拉伯達曼港。
782個集裝箱全部打開。美國代表翻了7天,扔下句“情報有誤”,便揚長而去。
聯合國副秘書長沙祖康趕到現場,跺著腳,連喊17聲“窩囊”!
消息傳回北京,中科院院士孫家棟,中國第一顆人造衛星“東方紅一號”總設計師,找到國防科工委副主任沈榮駿,稱“發展衛星導航,刻不容緩,勢在必行。”
兩人不謀而合,聯名向國家“上書”。
1994年1月,北斗衛星導航實驗系統工程,獲得國家批准。
02. 未雨綢繆
因一艘貨輪被扣,就讓國家啟動牽涉幾十萬人、花費數百億的工程?
顯然有些牽強。
咱們其實早就把“衛星導航”這顆種子,埋在土裡了,只是缺個機會。而“銀河號”像把重錘,把土砸松,種子準備發芽了。
1957年10月4日,蘇聯發射人類第一顆衛星。96分鐘就繞地球跑一圈,人們稀罕得很,感覺摸到了天上的星星。
4個月後,美國也成功發射。但兩家走的路,從第一天就不同。
蘇聯要通訊、偵察和政治宣傳,展示蘇聯很“牛”。
而美國要導航,海軍想定軍艦位置,空軍想要動態三維,陸軍被朝鮮戰場的“近戰夜戰”打怕了,想“離對手遠遠的”。
美蘇兩家思路不同,都是“屁股決定腦袋”。
蘇聯是大陸軍,看重地緣利益,任何軍事投入都有直接目的,比如更大的炸彈,更堅固的堡壘等,周邊目標清晰精準,對定位導航的迫切性不高。
美國就完全不同,因為在海的對面,能夠讓軍隊快速全球機動,才是首要需求,導航和機動能力,永遠擺在第一位。
1973年,五角大樓整合方案,建立國防導航衛星系統(Global Positioning System),簡稱GPS。
GPS一戰封神、名動天下,是在1991年的海灣戰爭。
2枚“戰斧”導彈,在GPS引導下飛行1600公里,一前一後從換氣窗穿過,摧毀了薩達姆的地下宮殿。
“斬首戰”和“精確戰”問世。
美軍不再需要“近身肉搏”,以陣亡148人的代價,讓伊拉克傷亡超10萬人,被俘9萬人,海軍全軍覆沒,陸軍46個整裝師被殲滅,4500輛坦克被摧毀。
GPS成了“作弊外掛”,徹底改變了人類戰爭模式。
第一個嚇出一身冷汗的,是俄羅斯。
蘇聯解體,經濟“休克”,俄羅斯正奄奄一息。
就算如此,俄羅斯也趕緊掙紮著爬起來,憋著一口氣,在1993年初步建成了“格洛納斯”導航定位系統。
要知道兩年前,戈爾巴喬夫為了15億美元貸款,被迫政治改革,直接加速蘇聯解體。而現在這個系統,卻整整花了30億美元!
俄羅斯恐怕覺得,這是大國的最後底線了。
衛星定位導航是大國底線,俄羅斯懂,咱們也懂。
1965年1月8日,錢學森就提交《研製衛星打算》報告,建議研製導航衛星。同年,陳芳允(“兩彈一星”功勛、中國航天事業奠基人之一),就開始摸索衛星測控網建設。
未雨綢繆,是老一輩革命家的寶貴品質。
1964年,咱們還沒有洲際導彈,教員就提出“反導計畫要搞起來”;
1992年,咱們燃油車還沒搞明白,錢學森就提出“要大力發展電動車”。
那代人寧可“一身泥、一身血”,也要走一步、看三步,他們真的很偉大。
1968年,國家正式提出了“三星一船”規劃(偵察衛星、導航衛星、通訊衛星和載人飛船),其中導航衛星叫“燈塔計畫”。
然而,“燈塔計畫”的推進卻異常艱難。1977年,才勉強達到試裝水平。到了1980年,關鍵技術還是無法突破。最終,計畫被撤銷,資料全部封存。
回過頭來看,在“燈塔計畫”上,咱們還是過於樂觀了,覺得“事在人為”。事實上,搞衛星導航的困難,是“天大”。
03. 窮則思變
新中國研製“大國重器”,都自帶“三件套”,沒有例外。
“三件套”是沒人、沒技術、沒錢。
打個比方,假設“番茄炒雞蛋”是大國重器,那麼缺廚師,這叫沒人;缺食材,這叫沒錢;缺炒菜鍋,這叫沒技術。
咋辦呢?
咱們得分三撥人,一撥去挖礦、煉鐵、造鍋,搞技術;一撥去養雞、種番茄,掙錢;一撥去劈柴燒火、學廚師,培養人。等三撥人都搞定了,才能把這盤菜炒出來。如果有一撥過不去,項目就砸在手裡了。
造核彈,難在技術,造導航衛星,難在錢。
首先,成本極高。
導航衛星很貴,價值過億,與通訊或偵察衛星,不是一個量級。此外,完成組網需要多顆導航衛星,通常24顆。
其次,需要長期維護。
導航衛星是消耗品,需要定期更換,持續高投入。
美國在GPS上,每年都需要投入數十億美元,而1980年中國GDP才4587億元人民幣,這筆錢,咱們砸鍋賣鐵也捨不得拿出來。
包裡沒錢,是“燈塔計畫”下馬的主要原因。
此外,還有一個重要原因,那就是美國向民用市場開放了第一代GPS。
既然有能用的,那還研製啥?中國海軍購買了“子午儀接收機”,民間也走私了不少進來,自主研製的緊迫性瞬間沒了。
世人皆醉我獨醒。陳芳允就是其中之一。
他認為,導航定位依靠別人,就遲早會受制於人。國家再窮,這根“打狗棍”也得自己握。
他不停地奔走有關部門,可很多人覺得他危言聳聽,過於誇大。
上級被鬧騰得沒法,誠懇地說,“就算你說的是真的,可我們也沒法啊。沒技術,可以攻關;沒人才,可以培養;但沒錢,我們不會變戲法啊”。
“錢是變不出來,但總會有法子”,陳芳允不信這個邪。
窮則思變。在這點上,中國人擅長。
朝鮮戰場上,武器落後,咱們就提高戰術水平,打“近戰夜戰”,用戰鬥意志彌補裝備差距。在殲-10研製上,發動機不行,電子系統不行,咱們就搞鴨式佈局,用提高氣動性彌補工業差距。
陳芳允苦苦探索,終於在1983年石破天驚地提出了一個設想,“雙星定位”。
“雙星定位”,就像是有人拿個大喇叭,對著天空喊“我在那”,然後天上的兩顆通訊衛星聽到後,把資訊傳給地面基站,算出那人的具體位置。
這個方案聽起來很簡單,其實一點也不簡單。
因為這嚴重違反了主流技術思想。
主流技術原理很簡單,定位本質就是確定經度、緯度、高度和時間,既然有4個變數,就需要4顆衛星提供資料,列組方程就算出來了。
為了保證全球任意地點隨時都有4顆衛星,就至少得發射24顆衛星,差不多就要30億美元,這也是導航系統“貴”的原因。
而“雙星定位”,只用2顆通訊衛星就行,連導航衛星都不要,簡直離了大譜。
先別說技術可不可行,單論“省錢”上,這個方案太適合咱們了。
但是這個方案提出後,泡泡都沒有冒個,無人問津。
因為這個技術,彎太大,感覺像炒番茄雞蛋,沒鍋就用茶壺代替,這個坎,大家在思想上邁不過去。
陳芳允是衛星專家,在專業這塊,大家不敢質疑;但這套理論,又刷新認知,完全不理解,只好“看不見”。
年近七旬的陳芳允,每天騎著舊自行車,後座綁著圖紙,去找張履謙(中國雷達與空間電子奠基人)討論訊號處理,去找沈榮駿協調國防科工委支援,去找孫家棟商量如何利用現有衛星資源。
1986年3月,他與王大珩、王淦昌、楊嘉墀聯名向中央提交《關於跟蹤研究外國戰略性高技術發展的建議》,小平同志批示後,國家決定當年財政收入的1/20,全面發展高科技。
這就是大名鼎鼎的“863計畫”。
“雙星定位”搭上了順風車,獲得預研機會。
1989年9月25日,總參測繪局的首次“雙星定位通訊系統”功能演示成功,定位精度20米,達到第一代GPS民用水平。
茶壺也能炒菜!中國衛星導航有戲了!
然而,理論驗證的成功,只是萬里長征的第一步。
“雙星定位”雖然省錢,卻也帶著天生的侷限。
其一,它只能覆蓋中國及周邊區域;其二,它是“有源”方式,需要使用者主動發射訊號,在軍事應用上存在暴露風險。
這些短板,陳芳允在提出設想時就已寫在筆記本上。但他更清楚,“自主擁有”比“先進完美”更重要、更緊迫。
這不是妥協,而是清醒,即便只有兩顆星,中國人也要看見自己的位置。
孫家棟和沈榮駿聯名上書後,陳芳允託人帶去一張紙條,上面寫著,“雙星方案已驗證,只需立項即可啟動,無需再等。”
這張紙條,現存於中國人民解放軍檔案館。
1994年1月10日,雙星導航定位系統工程正式啟動,取名北斗,意為北極星。78歲的陳芳允正因心臟病住院治療,聽到消息,他的第一句話是,“這件事,我能睡個踏實覺了。”
1994年3月,北斗系統總體方案論證會在北京召開。
陳芳允堅持出席,孫家棟赴家中接送。會後,在北京黃寺大院的家中,他把草圖筆記本交給了孫家棟,末頁寫著“此路可行,後人努力”。
這一棒,交到了孫家棟手裡。
04. 北斗一號
孫家棟接手時,已經65歲。
1958年從蘇聯留學回國後,他已經幹了37年航天。1967年,當“東方紅一號”總設計師,38歲。第一顆人造衛星、第一顆遙感衛星、第一顆返回式衛星…… 後來探月工程,中國航天界叫他“總師”。
北斗總師任命下來,他就一句,“國家需要,我就去做”。
他堅定支援“雙星定位系統”,但提出了“三步走”,先雙星實驗,再區域導航,最後全球。
北斗一號、二號、三號工程,就這麼定了下來。
“北斗一號”一上馬,就跳出來一隻攔路虎,“快捕精跟”。
“雙星定位”的原理是,使用者喊“我在那”,衛星聽到,傳給地面主控站,主控站算好位置,再傳回去。
這個過程裡,地面主控站是絕對核心。
它要同時“聽”到成千上萬路訊號,分辨出誰是誰,在百萬分之一秒內捕捉、跟蹤。
這有多難?
就像在一個有十萬人喧鬧的體育場裡,你要隨時聽見角落裡某個人小聲喊你的名字,還要立刻回應他,那怕他換了位置,你也一秒都不能跟丟。
這個技術難題不解決,“北斗一號”就是空中樓閣,根本推不動。
其實,這個問題正是“茶壺炒番茄雞蛋”的後遺症。
GPS系統,用的是導航衛星,貴是貴,但好用,對地面主控站要求不高。
而“雙星定位”,用的是通訊衛星,只能通訊,定位全靠地面主控站,資訊計算量巨大。
當時主控站處理資訊,主要是靠模擬訊號。
打個比方。把資訊當成水管裡的水,要控制水的大小,就得會擰“水龍頭”,一次流一滴,甚至一次流半滴,擰“水龍頭”就是模擬訊號控制。
但用於導航資訊,這個路子受到了很大挑戰,因為需要控制0.01滴水。
全國10多家研究所持續攻關,但始終無法突破。
就在大家一籌莫展之時,來了3個年輕人主動請戰。
這3個人叫王飛雪、歐鋼、雍少為,都來自國防科技大學電子技術系,是在讀博士。
在一次同學會上,他們聽說北斗工程被“快捕精跟”卡住了,便討論了起來。王飛雪擅長數字演算法,歐鋼是電腦高手,雍少為專注訊號處理,一通七嘴八舌,冒出一個想法,“為什麼不用全數字訊號處理呢?”
全數字訊號處理,就是不再靠擰“水龍頭”控制水,而是直接“合成”水。一個水分子由2個氫原子1個氧原子構成,需要多少水,就直接抓多少個氫和氧。
有想法就要提,他們主動找到研究單位,可跑了一大圈,沒人相信他們。
原因很簡單,數字訊號處理那時是新玩意,大家搞不太懂。
不過,三個初生牛犢才不怕虎,他們“斗膽”給陳芳允寫了信,提出了技術路線方案。
沒多久,八十高齡的陳芳允親自主持召開了“快捕精跟”論證會,等這3人介紹完方案後,卻冷場了,“那麼多權威單位都搞不定,3個學生娃能行?”
最後表決時,只有陳芳允、孫家棟等4名專家支援,其他人保留意見,既不反對也不支援。
在這個難以決斷的時刻,陳芳允和孫家棟表態,“攻關,就是要創新,我們支援也相信他們”,並鄭重地在方案上籤下名字。
回到學校,他們3人很激動,“幹上了北斗”,興沖沖地給國防科技大學電子系總工程師莊釗文教授報喜。
喜還沒報完,他們就蒙了。
因為項目部通知來了,要“風險共擔”,雖說總師簽了字,但現在只能付一半研製費,其餘60萬要成功後再付。
這個意思是,如果不成功,自己要承擔60萬!
其實想想也理解,全數字訊號處理是當時世界最新前沿技術,美國和俄羅斯都在做實驗室基礎研究,而幾個年輕人直接上工程,能行嗎?
莊教授知道,系裡的家底只有90多萬元,如果失敗了,連基本福利都拿不出來。他站起來,低頭在辦公室踱了一陣子,嚴肅地問,“你們願不願幹?”
“這...”幾個年輕人你看看我,我看看你,然後都望著莊教授。他們用目光告訴他,他們不願意放棄,他們很想幹。
“那就幹!失敗了我頂著。”
得知此事後,孫家棟特批了4萬元,給他們購買了一台最新的電腦。在一間不足十平米的倉庫裡,3個人沒日沒夜地拼了起來!
過程不細說了,只說下結果。
第一,全數字“快捕精跟”系統成功研製,還獲得國家科技進步二等獎,目前仍是北斗工程的核心系統,安全穩定運行了20多年。
第二,這個小組,從3人逐步擴展到300多人,就是赫赫有名的“國防科技大學北斗青年創新團隊”,全程參與北斗工程,被譽為“李雲龍式的團隊”。
因為後來在和對手的較量中,這個團隊敢打敢拚,救了北斗一命。
打跑“快捕精跟”這只攔路虎後,“北斗一號”進展迅速,2000年12月21日,隨著第二顆衛星入軌,中國繼美國、俄羅斯之後,成為第三個擁有自主衛星導航系統的國家。
那天,平日少言寡語的孫家棟,滿臉笑意,喜上眉梢。
他對秘書說,“打開手機,看看我們在什麼位置?”
秘書一愣,衛星才入軌,那有定位系統?他很快意識到,這是孫老高興,故意和他開玩笑。
於是,他裝模作樣地打開手機,報告說,“我們目前位於西昌衛星發射中心賓館前的小花園裡”。
“精準位置相差多少?”
“應該不到10米吧。”
孫家棟爽朗地笑了:“我們的秘書同志都成了半個航天專家了!”
不過,就正當我們為成功歡呼,準備趁勢進軍“北斗二號”時,危機降臨了。 (盧克文工作室)
