編者按
“不要怕變化,不要懼挑戰(zhàn)。選定方向,尊重規(guī)律,勇敢擔當,然后,腳踏實地,滿懷希望地向前走。”這句話概括了中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副院長、北斗三號衛(wèi)星總設計師林寶軍的工作風格。2009年,面對國外的技術(shù)封鎖和國內(nèi)基礎薄弱的局面,他接手負責新一代北斗導航衛(wèi)星的研制。他帶領(lǐng)團隊,用了一套不一樣的思路來做衛(wèi)星。最終,他的團隊用三年多的時間走完了別人二十年的路,并在2018年實現(xiàn)了“一年發(fā)射八顆衛(wèi)星”的密集組網(wǎng),推動北斗系統(tǒng)提前為全球服務。近日他接受中國科協(xié)之聲的訪談,從他自述里,我們可以更直接地了解這些成就背后的思考與故事。
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人物簡介
林寶軍,航天科學與技術(shù)專家。中科院衛(wèi)星創(chuàng)新院學術(shù)委主任、領(lǐng)域總師。現(xiàn)為北斗三號衛(wèi)星系統(tǒng)總設計師,地月空間DRO工程總設計師,曾任神舟飛船應用系統(tǒng)副總設計師。作為北斗三號衛(wèi)星總師,他歷時12年國家級任務攻關(guān),主持突破了北斗三號50余項關(guān)鍵核心技術(shù),實現(xiàn)了首發(fā)星“攻克關(guān)鍵、確定體制、收斂狀態(tài)”的使命,主持完成了14顆北斗三號衛(wèi)星的研制發(fā)射。作為地月空間DRO工程總設計師,主持完成了3顆DRO星座衛(wèi)星的研制發(fā)射,并在運載上面級飛行異常的情況下,實現(xiàn)了DRO衛(wèi)星自救并圓滿完成赴月任務,為地月空間利用發(fā)揮了重要的基礎性和先導性作用。
一、北斗的超車邏輯
很多人好奇,北斗三號從追趕到并跑、局部超越,核心秘訣是什么?答案是逼出來的“超常規(guī)”思維,我將其總結(jié)為“長板理論”。
航天導航衛(wèi)星需高可靠、長壽命(10-15年),傳統(tǒng)研發(fā)周期長達十年,極易陷入“衛(wèi)星上天技術(shù)已落后”的困局。沿用“木桶理論”補全短板,只會永遠被動追趕,我們果斷反其道而行。
所謂長板理論,就是集合當下可落地的最優(yōu)技術(shù)搭建系統(tǒng),哪怕桶壁高低不平;緊盯最高板打造核心突破,對暫不成熟的創(chuàng)新短板,用成熟技術(shù)兜底避險,兼顧先進性與可靠性。
原子鐘作為導航衛(wèi)星的“心臟”,就是最鮮活的案例。導航精度取決于時間精度,1納秒誤差對應30厘米距離差。傳統(tǒng)銣原子鐘性能有物理極限,氫原子鐘理論精度更優(yōu),但歐美均因減重、在軌故障難題折戟,研發(fā)風險極高。
我們依托長板理論破局:以氫鐘為長板沖刺世界頂尖精度,用成熟銣鐘做保底;攻克雙頻設計與20皮秒無縫切換技術(shù),氫鐘一旦故障,系統(tǒng)無感切換至銣鐘,徹底消除風險。實踐表明氫鐘在軌運行穩(wěn)定,狀態(tài)優(yōu)異。
創(chuàng)新從不是標新立異,而是破解發(fā)展難題。用系統(tǒng)思維閉環(huán)邏輯,敢闖敢干才有底氣,這就是北斗實現(xiàn)跨越的關(guān)鍵。
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林寶軍在講解北斗科普知識
二、理念的突破往往比技術(shù)更難
做北斗十五年,我學到最重要的一件事是“創(chuàng)新”。但創(chuàng)新不僅是技術(shù),更是理念和思維的破壁。我們常常被固有的觀念束縛,以至于看不見最本真的解決方案。
比如衛(wèi)星的形狀。大多數(shù)衛(wèi)星,包括國外的GPS,都是方方正正的。為什么?傳統(tǒng)如此,習慣如此。但北斗三號衛(wèi)星,我把它設計成了長方體。原因很簡單:導航衛(wèi)星功耗大,散熱是關(guān)鍵。長方體的側(cè)面面積更大,是天然的、更高效的散熱面。同樣,很多衛(wèi)星是“豎著飛”,我們改成“橫著飛”,因為這樣更能適應導航天線和載荷的布局需求。道理如此直白,但突破“別人都這么干”的觀念,反而需要最大的勇氣。
再比如,我們顛覆了傳統(tǒng)的衛(wèi)星分系統(tǒng)設計模式,提出了“功能鏈”理念。以前,衛(wèi)星分為結(jié)構(gòu)、熱控、控制、數(shù)管等十多個分系統(tǒng),每個系統(tǒng)一臺計算機,“各掃門前雪”。這帶來設備多、重量大、接口復雜、可靠性相互掣肘的問題。
我們打破藩籬,按照“功能”重組。理念的變革最是艱難。曾有人問我:“以前熱控出問題,我找熱控主任設計師。現(xiàn)在所有計算機都統(tǒng)一了,出問題我打誰的板子?”我的回答是:“我是衛(wèi)星總師,任何問題,最終都是我的責任。打我林寶軍的板子。”
最終,我們的首發(fā)星重量不到850公斤,小衛(wèi)星實現(xiàn)了大衛(wèi)星的能力,可靠性、功能密度成倍提升,成本卻大幅下降。
創(chuàng)新,尤其是體系創(chuàng)新,首要的是頂層擔當。如果總師不敢于為模糊地帶的融合負責,任何跨界的優(yōu)化都無法實現(xiàn)。
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林寶軍在發(fā)射現(xiàn)場
三、在至暗時刻相信邏輯
航天事業(yè)充滿未知,真正的考驗往往不在順境,而在絕境。2022年,我們研制的“DRO”地月通信導航衛(wèi)星,經(jīng)歷了驚心動魄的123天。
衛(wèi)星被拋入一個高速旋轉(zhuǎn)的失控軌道,面臨解體風險,眼看要錯過了飛向月球的最佳“窗口”。美國有專家后來評價:在這種狀態(tài)下,做夢也別想去月球。
但那一刻,沒有時間沮喪。我果斷決策,立刻修改衛(wèi)星上的數(shù)據(jù)判讀閾值,讓衛(wèi)星“相信”這個異常狀態(tài)并啟動自救程序。當時更大的爭議在于,面對殘缺的帆板,是穩(wěn)妥起見,先在地球軌道測試,還是抓住僅有的機會,直接變軌奔月?幾乎所有專家和領(lǐng)導都傾向于前者。但我堅持后者。我的邏輯是:衛(wèi)星剛穩(wěn)定,能源寶貴,在地球附近做任何多余機動,都可能耗盡僅存的電力,徹底失去機會。而直接按重構(gòu)后的軌道方案飛行,雖然冒險,卻是唯一有成功希望的路徑。我說:“哪怕只有1%的希望,也要用100%的努力去爭取。失敗了我負全責。”
頂著巨大壓力,我們連續(xù)做出五次非常規(guī)變軌決策,多次在軌重構(gòu)衛(wèi)星軟件,讓受損的衛(wèi)星始終能以最大面朝向太陽“續(xù)命”。123天后,這顆被宣判“死刑”的衛(wèi)星,成功繞月飛行,成為世界首個地月導航通信演示星座。當我在夜空下,告訴外孫女“看,月亮旁邊,有姥爺?shù)膬深w星在轉(zhuǎn)”時,那種浪漫,源于極致的理性與擔當。
四、自信、務實與創(chuàng)造需求
我們這一代科研工作者,常被一個問題困擾:自信從哪里來?我的體會是,自信來自于一場場“硬仗”的勝利,來自于用結(jié)果證明“中國人能行”。
曾經(jīng),我們連進口的銣原子鐘都被卡脖子。如今,我們自己的氫原子鐘已經(jīng)在天上穩(wěn)定工作近十年,精度國際領(lǐng)先。我們用實踐證明,外國人沒做成的,不等于我們做不成;外國人放棄的路徑,也許恰恰是我們的機遇。這種自信,不是盲目自大,而是建立在深入掌握客觀規(guī)律、做好扎實工作基礎上的戰(zhàn)略定力。
現(xiàn)在,我們走到了一個新的十字路口。過去,我們有明確的追趕目標。未來,在更多領(lǐng)域,我們將進入“無人區(qū)”。這意味著,我們的目標不應再是“歐美有什么,我們追什么”,甚至不能停留在“國家需要什么,我們做什么”。我們應該走向“創(chuàng)造需求,引領(lǐng)需求”。
就像智能手機、移動支付的出現(xiàn),并非源于用戶調(diào)研,而是技術(shù)創(chuàng)造的新生活方式。我們的科研,特別是基礎前沿研究,要勇于“劃延長線”,但更要善于“瞄準國家重大需求的靶心開火”。同樣研究材料,可以發(fā)一篇漂亮的論文后束之高閣,也可以瞄準航空發(fā)動機葉片或高端芯片的襯底材料,在解決問題的同時,攀登科學高峰。后者帶來的價值感和成就感,是前者無法比擬的。
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工作中的林寶軍,眼神堅毅,行事果決,是同事們心中值得信賴的“
五、一首《滿江紅》,三十載北斗心
我是一名航天工程人,骨子里卻藏著幾分文人情懷。從中學寫藏頭詩起,每逢人生大事、工程關(guān)鍵節(jié)點,我總愛用文字定格瞬間的情感與思考,讓熱血與堅守有處安放。
2024年9月,北斗三號最后一組備份星在西昌發(fā)射場圓滿升空,至此北斗工程完美收官。站在發(fā)射現(xiàn)場,我思緒翻涌。2009年臨危受命接任總師,2020年北斗三號全球組網(wǎng)開通,再到如今畫上句點,整整十五年風雨兼程,與北斗立項三十載的奮斗史交織相融,萬千感慨不吐不快,當即填下《滿江紅·北斗三號收官星》全詞:
北三首發(fā),夢為馬,揚帆啟明;
越雄關(guān),斂態(tài)定制,再踏新程。
批產(chǎn)增量協(xié)同勁,一年八星耀蒼穹;
三十載,矢志寰球愿,牧群星。
收官星,續(xù)輝煌;天行健,鐘更精;
星間鏈,格致人先新境。
擔當開拓謀跨越,承前啟后助華興。
望未來,泛在又融合,更智能。
字字句句,皆是這段征程的心聲與印記。
“北三首發(fā),夢為馬,揚帆啟明”,追憶2015年首發(fā)試驗星,年輕團隊以啟明星為喻,日夜攻堅開啟中國導航新征程;“越雄關(guān),斂態(tài)定制”,記錄我們攻克163項關(guān)鍵技術(shù),頂住爭議堅守星間鏈路路線,敲定全球系統(tǒng)體制的艱辛;“一年八星耀蒼穹”,更是我們引以為傲的中國奇跡,核心團隊不足百人,實現(xiàn)長壽命高可靠衛(wèi)星批量研制,超越GPS年度發(fā)射紀錄,彰顯體系能力飛躍。
下闋聚焦收官突破。新一代原子鐘精度再升級,星間鏈路打造領(lǐng)先世界的“太空微信群”;三十載矢志不渝,終于實現(xiàn)服務全球的夙愿,當代北斗人化身“牧星者”,續(xù)寫華夏定位導航的傳奇。
我們立下2035年建設泛在、融合、智能綜合PNT體系的誓言。科研之路離不開理性嚴謹,但航天人的胸膛里,始終燃著浪漫又熾熱的家國初心。
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林寶軍接受中國科協(xié)之聲編輯訪談后合影,主動提出豎起大拇指,喊出“7”的口號,在航天圈,有一個有趣的“七上八下”的梗,同時,喊出“7”,也是微笑的嘴型,是自信的表達,更是對發(fā)射成功和順利前行的美好期許。
六、滿懷希望向前走
經(jīng)常有年輕人問我,該如何面對變化與挑戰(zhàn)。我的經(jīng)歷跨度極大:本科學汽車發(fā)動機,碩士鉆研計算機控制,博士深耕控制理論,博士后做高空氣球觀測,后續(xù)又投身神舟飛船、北斗衛(wèi)星、地月導航等領(lǐng)域。每一次跨界轉(zhuǎn)型,都是看準新領(lǐng)域的價值空間,然后扎扎實實沉進去深耕。
我常對團隊年輕人叮囑三句話:“有擔當,真創(chuàng)新,謀跨越”。擔當是立身脊梁,創(chuàng)新是破局利刃,必須解決真問題、拒絕空談;跨越是遠大志向,要有引領(lǐng)世界、造福人類的胸襟氣魄。
除此之外,我還有一句樸素心得想分享:“滿懷希望向前走,比達到它還好”。人生與科研的核心樂趣,從不在終點抵達,而在奔赴有意義目標的過程。這條路有攻關(guān)的艱辛、破題的狂喜、并肩的溫暖,更有絕處逢生的欣慰。
沿途收獲的能力、突破的邊界、結(jié)識的同伴,還有永不言敗的自己,才是最珍貴的財富。別怕變化、不懼挑戰(zhàn),選準方向、尊重規(guī)律、扛起擔當,腳踏實地向前行。終會發(fā)現(xiàn),你奮斗的星辰大海,正因你的堅守愈發(fā)璀璨。
科技答卷人
在科技強國的新征程上,總有人在默默耕耘。我們推出“科技答卷人”專欄,走近科研攻關(guān)一線,記錄那些將個人理想融入時代洪流的身影,聆聽他們關(guān)于抉擇與擔當、堅持和熱愛的答案。
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