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

2020年6月23日9時(shí)43分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)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(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星。這標(biāo)志著北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署全面完成。

《面對(duì)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(jì)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(hào)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(jì)劃，此次發(fā)射定于6月16日上午，但當(dāng)天清晨6點(diǎn)，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(diǎn)多鐘，發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)工作人員發(fā)現(xiàn)，控制氧流量的一個(gè)穩(wěn)壓器里面一個(gè)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(cè)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(jìn)入火箭艙體中對(duì)減壓閥進(jìn)行檢查，殼體上一個(gè)三四公分大小的雞爪形細(xì)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(dāng)時(shí)唯一不放心的就是它的機(jī)理我們沒有吃得特別準(zhǔn)，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(gè)產(chǎn)品，保證它沒有問題，發(fā)射的流程計(jì)劃按照我們預(yù)定的計(jì)劃往下走。

發(fā)射場(chǎng)的人員迅速聯(lián)系北京的同志，對(duì)同批次產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)、檢驗(yàn)進(jìn)行全過程核查。同時(shí)，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(diǎn)，新更換的同批次產(chǎn)品經(jīng)檢測(cè)工作狀態(tài)正常，具備實(shí)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(diǎn)，北京方面對(duì)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(gè)方面是以前我們認(rèn)為不太可能出現(xiàn)的問題，我們認(rèn)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(diǎn)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(cè)，當(dāng)晚，經(jīng)過前后方結(jié)果比對(duì)，證明了問題發(fā)生的機(jī)理。已經(jīng)加注常規(guī)推進(jìn)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(shí)，圍繞問題的研究和歸零工作也在緊張推進(jìn)。

冉承其：這個(gè)零就是讓這個(gè)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(zhēng)分奪秒，幾乎都沒有休息的時(shí)間，6月18日完成了這個(gè)產(chǎn)品的徹底歸零。

前所未有的最大規(guī)模推進(jìn)劑泄出及重新加注

6月18日晚，工作人員加班加點(diǎn)，將從北京運(yùn)來的替換產(chǎn)品安裝上箭，經(jīng)測(cè)試，指標(biāo)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(jìn)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(shí)施條件。

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

冉承其：相對(duì)于加注，泄出是一個(gè)逆操作。再一個(gè)，推進(jìn)劑特別是它的氧化劑是有腐蝕性的，時(shí)間長(zhǎng)了對(duì)管路對(duì)部件會(huì)帶來一定影響，并且我們要求保證推進(jìn)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(xiǎn)。

記者：您指的安全性風(fēng)險(xiǎn)是什么？

冉承其：燃燒劑四氧化二氮帶有一定的對(duì)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(xiàng)工作不是天天都在操練的。我們就要把問題做得足夠細(xì)致，風(fēng)險(xiǎn)分析排查我們專門制定了21項(xiàng)應(yīng)對(duì)舉措，關(guān)鍵要靠人高度的專業(yè)性和責(zé)任心來確保。

從6月19到20日，火箭一級(jí)、二級(jí)及四個(gè)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(jì)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(shí)間內(nèi)的精準(zhǔn)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(duì)泄出后的助推器氧箱進(jìn)行檢查時(shí)，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(xiàng)操作只能在狹窄的箭體內(nèi)進(jìn)行，操作人員要身著防化服從儀器艙艙口鉆進(jìn)火箭內(nèi)部，以俯臥的姿勢(shì)，在一個(gè)小時(shí)以內(nèi)精準(zhǔn)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(duì)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(xì)，還需要有一種舍我其誰的奉獻(xiàn)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(huì)碰到這些風(fēng)險(xiǎn)，我們更換部件的同志也不會(huì)碰到這些新的不確定因素，但當(dāng)需要的時(shí)候，每個(gè)人都義無反顧堅(jiān)決完成任務(wù)。

最終，工作人員完成了4個(gè)助推器氧箱24個(gè)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(xiàng)準(zhǔn)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(xiàng)準(zhǔn)備工作有序進(jìn)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(diǎn)鐘就完成了發(fā)射前各項(xiàng)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(gè)小劫。我們有個(gè)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(dú)一無二的短報(bào)文能力

6月23日9時(shí)43分，長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭點(diǎn)火發(fā)射，北斗收官之星奔向蒼穹。事實(shí)上，在2018年年底，隨著北斗三號(hào)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(hào)組網(wǎng)衛(wèi)星的加入，我國有望提供更為精準(zhǔn)的增強(qiáng)服務(wù)。

冉承其：比如這顆衛(wèi)星上有我們北斗的短報(bào)文能力，比現(xiàn)在天上使用的北斗二號(hào)系統(tǒng)能力大大提升。北斗二號(hào)的能力每次短信120個(gè)漢字，北斗三號(hào)每次一千個(gè)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(gè)重大的突破。這是我們中國科技進(jìn)步、航天技術(shù)進(jìn)步、北斗團(tuán)隊(duì)技術(shù)攻關(guān)重大進(jìn)步的一個(gè)標(biāo)志，在全世界是獨(dú)一無二的能力。

可達(dá)厘米級(jí)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(bào)文服務(wù)和高精度服務(wù)。北斗三號(hào)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(dòng)態(tài)可達(dá)到分米級(jí)，靜態(tài)可達(dá)到厘米級(jí)。

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(gè)了不起的變化，也是一個(gè)巨大的成就。這個(gè)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(shí)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(hào)系統(tǒng)和北斗三號(hào)系統(tǒng)共同提供，2020年后將平穩(wěn)過渡到以北斗三號(hào)系統(tǒng)為主，計(jì)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(shí)空體系。

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

記者：我們眨個(gè)眼睛這個(gè)速度？

冉承其：多少個(gè)納秒過去了，時(shí)間的這個(gè)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(shí)間分不開，尤其是需要更高精度的時(shí)間。這個(gè)更高精度的時(shí)間由我們中國北斗系統(tǒng)自己提供，對(duì)我們的安全對(duì)我們的發(fā)展都會(huì)有很大的幫助。

從1994年北斗一號(hào)系統(tǒng)工程立項(xiàng)，到如今北斗三號(hào)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(shí)間實(shí)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(qiáng)國的標(biāo)志之一。