央視新聞10月4日?qǐng)?bào)道，二十世紀(jì)80年代，我國開始探索建設(shè)自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2020年，北斗三號(hào)系統(tǒng)建成，對(duì)全球用戶提供服務(wù)。 在北斗建設(shè)的歷程中，遭遇了哪些難題？當(dāng)一款芯片放大兩萬倍，北斗人看見了怎樣的瑕疵？北斗系統(tǒng)服務(wù)全球的背后，又經(jīng)歷了怎樣的波折和驚險(xiǎn)時(shí)刻？《新聞?wù){(diào)查》記者來到北斗衛(wèi)星的主要研制單位中國空間技術(shù)研究院，帶你“解密”北斗。

解密一個(gè)罕見的畫面：

北斗衛(wèi)星太陽翼展開瞬間，這個(gè)“首次”太難得

中國空間技術(shù)研究院隸屬于航天科技集團(tuán)，又被簡稱為航天科技集團(tuán)五院，它成立于1968年，首任院長是著名科學(xué)家錢學(xué)森。我國1970年發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”就出自這里。

范本堯院士是我國衛(wèi)星事業(yè)發(fā)展的見證者之一。北斗三號(hào)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射過程中的一個(gè)細(xì)節(jié)，令這位資深的衛(wèi)星專家耳目一新。

中國工程院院士、航天科技集團(tuán)五院北斗一號(hào)總設(shè)計(jì)師 范本堯：星箭分離以后看到太陽翼展開，這個(gè)畫面我們也是第一次看到，以前都拍不著。

范本堯院士所說的第一次看到的畫面，就是2020年6月23日，我國發(fā)射北斗系統(tǒng)第五十五顆導(dǎo)航衛(wèi)星，也就是北斗三號(hào)最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星時(shí)，全國億萬觀眾第一次從直播畫面中看到了衛(wèi)星與火箭分離后，太陽翼像衛(wèi)星的兩個(gè)翅膀一樣展開的全過程。

太陽翼是衛(wèi)星的主要部件之一，又叫太陽能帆板，它是衛(wèi)星上收集太陽能的裝置，也就是衛(wèi)星的能量來源。以往，北斗衛(wèi)星上的太陽翼都是在火箭與衛(wèi)星分離30多分鐘后才打開。到那時(shí)，衛(wèi)星獨(dú)自遨游在太空，地面的人根本無法看到太陽翼展開的全過程。

說起我國掌握衛(wèi)星太陽翼展開的技術(shù)，時(shí)光還得回到將近40年前。那時(shí)，中國的改革開放剛剛開始，北斗工程還沒有上馬，但中國的衛(wèi)星事業(yè)還在國際合作中慢慢積累經(jīng)驗(yàn)。但很多國家都只賣東西封鎖技術(shù)。面對(duì)與國外的差距，科研人員增強(qiáng)了追趕世界先進(jìn)水平的緊迫感。

從2006年開始做國產(chǎn)化替代研究，2014年在北斗第一次使用。如今，將近40年過去了。在航天科技集團(tuán)五院所屬的529廠，中國的工人們已經(jīng)開始批量生產(chǎn)國產(chǎn)的衛(wèi)星太陽翼了。

解密一次“驚險(xiǎn)”的攻關(guān)：

攻克北斗二號(hào)關(guān)鍵技術(shù)難題，最后時(shí)刻“壓哨得分”

2000年，隨著北斗一號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建成，我國用最少的衛(wèi)星、最小的投入，解決了國內(nèi)區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航從無到有的問題。此后，我國開始將衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)走出自己的版圖，著手建設(shè)覆蓋亞太地區(qū)的北斗二號(hào)系統(tǒng)。

茫茫太空看似無邊無際，但由于人類的技術(shù)水平和開發(fā)運(yùn)行成本的限制，適用于衛(wèi)星導(dǎo)航的軌道和頻率資源實(shí)際上是有限的。為了規(guī)范太空秩序，各國發(fā)射導(dǎo)航衛(wèi)星之前必須向國際電聯(lián)申請(qǐng)各自的頻段。這時(shí)，為建設(shè)北斗二號(hào)，我國向國際電信聯(lián)盟申請(qǐng)新的太空頻率資源。

國際電聯(lián)規(guī)定，各國均有權(quán)申請(qǐng)頻率資源使用權(quán)，但必須在7年有效期內(nèi)發(fā)射導(dǎo)航衛(wèi)星，并成功接收傳回的信號(hào)，否則占有頻率的權(quán)利便自動(dòng)失效。2000年，4月17日，國際電聯(lián)正是受理申請(qǐng)，2007年4月17日24點(diǎn)，是發(fā)射首顆北斗衛(wèi)星并回傳信號(hào)的最后期限。

七年的發(fā)射倒計(jì)時(shí)開啟，北斗人面臨的是艱巨的科研攻關(guān)任務(wù)：比如，美國的導(dǎo)航系統(tǒng)覆蓋全球，是因?yàn)樗麄冊(cè)谌蚪⒘说孛婊荆覈粫r(shí)還無法解決在全球建立地面基站的問題；此外，決定導(dǎo)航衛(wèi)星定位精確度的原子鐘技術(shù)也還沒有攻克……

其實(shí)，在開始建設(shè)北斗工程時(shí)，中國已經(jīng)可以生產(chǎn)原子鐘，但是它是否能夠經(jīng)歷火箭發(fā)射時(shí)的巨大震動(dòng)以及太空真空環(huán)境下的考驗(yàn)還是一個(gè)未知數(shù)。正因?yàn)槿绱耍倍芬惶?hào)上的原子鐘還依賴進(jìn)口：在開始北斗二號(hào)建設(shè)時(shí)，中國轉(zhuǎn)而向歐洲購買原子鐘，但在價(jià)格、精度和穩(wěn)定性上都得不到滿意的結(jié)果。因此，原子鐘國產(chǎn)化的進(jìn)程勢(shì)必要進(jìn)一步加速。

國產(chǎn)原子鐘在真空狀態(tài)下能不能正常工作？如何保證他的穩(wěn)定性？都需要經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)。距離頻率失效的最后期限越來越近，時(shí)間緊迫，當(dāng)年測(cè)試環(huán)節(jié)自動(dòng)化水平還很低，測(cè)試人員必須連軸轉(zhuǎn)，需要不眠不休地緊盯著相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工記錄。

2007年4月8日，隨著包括銣原子鐘在內(nèi)的許多技術(shù)難題被一一攻克，北斗二號(hào)首發(fā)星迎來了預(yù)定發(fā)射的日子！但在在臨近發(fā)射還有8天時(shí)，科研人員在最后一次衛(wèi)星和火箭聯(lián)合檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星上的一臺(tái)應(yīng)答機(jī)出現(xiàn)了問題。

航天科技集團(tuán)五院北斗三號(hào)衛(wèi)星總體主任設(shè)計(jì)師 叢飛：它在整流罩里，如果要打開的話，8個(gè)鑼栓都要松開很困難，把整流罩打開也很困難。此外因?yàn)樾l(wèi)星在火箭的三級(jí)，把整流罩打開之后，還得把衛(wèi)星的艙板子掀開，衛(wèi)星表面包了好多層，包括熱控的一些東西都得扒掉才能把板子露出來。

拆裝有風(fēng)險(xiǎn)的，時(shí)間又非常緊迫。經(jīng)過3天的慎重研判，應(yīng)答機(jī)從衛(wèi)星上被拆下，之后，經(jīng)過72小時(shí)的修復(fù)和檢測(cè)，問題得以徹底解決。不過，火箭發(fā)射的時(shí)間因此被推遲到了2007年4月14日。此時(shí)，距離我國申請(qǐng)的太空頻率資源失效的日期僅僅相差3天時(shí)間。

2007年4月17日20時(shí)許，北京清晰地接收到來自這顆衛(wèi)星的信號(hào)。那一刻，距離頻率失效的最后期限4月17日24點(diǎn)已經(jīng)不到4個(gè)小時(shí)。

中國北斗在最后時(shí)刻就如同籃球場(chǎng)上的壓哨得分，驚險(xiǎn)地拿到了進(jìn)軍全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)俱樂部的“入場(chǎng)券”。

解密一次苛刻的技術(shù)篩查：

放大2萬倍查找芯片瑕疵，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)提高國產(chǎn)化率

任何技術(shù)的創(chuàng)新和實(shí)現(xiàn)都離不開硬件的支持。在北斗建設(shè)的歷程中，衛(wèi)星的重要部件以及元器件的國產(chǎn)化水平不斷提高。但事實(shí)上，科研人員起初對(duì)于進(jìn)口產(chǎn)品在心理上都存在著某種依賴，但隨著北斗工程的國際影響日益擴(kuò)大，國外的技術(shù)封鎖也在加劇，重要部件實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化勢(shì)在必行。同時(shí)，讓他們下定決心要推進(jìn)國產(chǎn)化的另一個(gè)原因是，即便是可以進(jìn)口的少量部件，國外的某些產(chǎn)品并不能完全滿足北斗衛(wèi)星的技術(shù)要求。

在國產(chǎn)化不斷提高的過程中，為衛(wèi)星上的元器件把好質(zhì)量檢驗(yàn)關(guān)就顯得尤為重要。

為此，航天科技集團(tuán)五院于1984年成立了宇航物資保障事業(yè)部，它成為中國最早成立的宇航元器件質(zhì)量保證的專業(yè)機(jī)構(gòu)，如今，它每年為上千萬只航天元器件提供質(zhì)量保證。航天科技集團(tuán)五院宇航物資保障事業(yè)部宇航元器件應(yīng)用驗(yàn)證副總指揮孫明向記者展示了他們對(duì)一款國產(chǎn)芯片采用的近乎苛刻的“基因篩查”技術(shù)。

航天科技集團(tuán)五院宇航物資保障事業(yè)部宇航元器件應(yīng)用驗(yàn)證副總指揮 孫明：我們把芯片中的一只打開帽，開帽后，用16倍放大，可以看到這個(gè)圖，我們接著放大，在100倍的時(shí)候，大家看，我們已經(jīng)看到一些明顯的缺陷了。這兩個(gè)絲有可能碰到，碰到就會(huì)在我們應(yīng)用過程中短路。

再往下，進(jìn)入內(nèi)部缺陷的查找，對(duì)容易出問題的一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行250倍的放大，再到750倍、2200倍、20000倍，最后看到有一個(gè)孔洞，有一個(gè)裂紋。這種缺陷在工作一段時(shí)間后，就有可能造成它的短路。

北斗三號(hào)核心元器件國產(chǎn)化率100%，這項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)來之不易

據(jù)了解，為了讓北斗三號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)早日開通服務(wù)，全國400多家單位，30多萬科技人員先后參與其中，先后攻克了包括星間鏈路、高精度原子鐘在內(nèi)的160多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，在500多種元器件和重要部件國產(chǎn)化研制上實(shí)現(xiàn)了突破。

目前，北斗三號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)的核心器部件國產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到了100%。

如今，全國30多萬北斗建設(shè)的參與者所走過的奮斗歷程已被歸納成“自主創(chuàng)新、開放融合、萬眾一心、追求卓越”的新時(shí)代北斗精神，成為了鐫刻著時(shí)代鉻印的精神財(cái)富。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的解密北斗“成长之路”：放大2万倍查找芯片瑕疵的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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