苍穹之上的家园守卫者： 教育工作者有义务，把北斗的故事讲给孩子们听

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（全文共4392字，阅读大约需要10分钟）

七月，正是北半球的夏季，观星的好时节。
北斗七星，周年绕北极星旋转，是只有在北半球才能看到的星座。
它由七颗亮星组成，形似斗勺，极易辨认，能够在夜间为行人指明方向，对大多数掌握的天文知识有限的普通人来说，这可能是最亲切熟悉的一个星座。
而对于拥有五千年文明的中国人来说，北斗七星更是有着极其丰富的文化及政治含义。

然而，就在二十多年前，几千年来一直被赋名星星的“北斗”二字，突然有了第二重含义——一个中国人独立自主研发的卫星导航系统，正如同“嫦娥”“天宫”“墨子”这些中国特有的神话名词一般，科技被赋予了神话般浪漫的色彩。
过去，北斗是中国人的指路灯，在有星的夜里，为行人指明前路；现在，北斗是中国人观察世界的眼睛，无论有星无星，甚至白昼极夜。
我想，我们有必要也有义务，把北斗的故事讲给我们的孩子听，这样，当他们仰望苍穹的时候，除了能看到美丽的漫天星斗，还能想起北斗无声而温柔的守候。

01

故事要从三十年前讲起。
1991年1月17日，以美国为首的多国部队轰炸伊拉克首都巴格达，宣告了海湾战争的爆发。

彼时，全世界的军事观察家们，都在猜测可能到来的战争结局。“持久战”“消耗战”“伊军至少能在科威特坚守1年”等观点在中国军方几乎达成了共识。人们纷纷“预言”，美军将取胜艰难，甚至陷入战争泥淖难以脱身。
有这种想法并不奇怪，毕竟当时的伊拉克号称中东第一强国，世界第四军事大国，拥有着整个中东地区最为庞大、完整和现代化的综合防空体系。加之经过8年两伊战争的洗礼后，伊拉克军队堪称一支作战经验丰富、技术先进程度略高的军队。
然而，这场举世瞩目的战争仅仅持续了43天，就以联军的压倒性胜利和伊军的全面崩溃而告终。
因为就在战争爆发的第一天，美军所策划的“沙漠风暴”斩首行动，就切断了巴格达的地面引导系统，伊军成了聋子和瞎子，彻底暴露在占据绝对空中优势的联军空军攻击之下；而美军则依靠GPS的应用，建立了空中、地面战场的全面信息优势，军事指挥如臂指使，实现了“外科手术式的打击”。
时任美国国防部长理查德·切尼就表示，“GPS对战争的胜利起到重要作用，伊拉克绝对不会想到，在没有任何地形特征的情况下，我军能够胜利地横穿西部沙漠。”
海湾战争是冷战结束后的第一场大规模武装冲突，此战被称为“现代化、信息化战争的鼻祖”。美国向全世界展示了现代战争的形态和作战模式，给包括中国在内的许多国家的军队造成了极大的震撼。
国之大事，在祀与戎。人们第一次知道，战争，还可以这样打。从此，中国军方摒弃了旧式战争思维，转而大跨步地推进军队现代化转型。
然而，GPS这一现代战争的咽喉锁钥，却掌握在美国手里。只要美国愿意，卫星工程师不仅能在信号方面增加干扰、欺骗手段等，还能停掉某一地区的服务，芯片定价权和使用权限等也在他们手中。这怎能不让人如鲠在喉？
必须研发出独立的卫星导航系统，成为了当时所有大国的共识。

02

“5、4、3、2、1，点火！”

2020年6月23日9时43分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第55颗导航卫星，暨北斗三号最后一颗全球组网卫星。至此，北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。
自1994年北斗卫星导航系统启动建设以来，26年间，中国实现了59颗北斗卫星（包括55颗北斗导航卫星和4颗北斗导航试验卫星）的发射。最后一颗“收官之星”，经过8天长途跋涉，5次变轨，已于7月1日正式就位。
以天河为域，排星列阵，从一无所有，到独立自主，这是一个传奇，一个属于中国人的传奇！

北斗卫星导航系统（简称北斗系统或BDS），与美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）和欧盟伽利略定位系统（Galileo），合称全球卫星导航系统四大核心供应商。
北斗系统是中国自主建设、独立运行的一个卫星导航系统，能为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。
不过，最开始中国的卫星导航研究，并不是走的“完全独立自主”的路子。
时间回到1999年，此时欧盟刚刚公布了伽利略卫星导航系统计划，想要摆脱欧洲对GPS的依赖，而中国也极力想要发展独立于GPS之外的导航计划，双方一拍即合。
中国顺理成章地成为了伽利略计划第一个非欧盟的参与国，承诺投入2.3亿欧元的资金。这对当时的中国来说是一笔巨款，从中可以看出中国下了多大的决心。

然而好景不长，欧盟始终不肯让中国参与核心项目，尤其是核心技术原子钟的资料和技术细节，全都不肯告知。中国付出如此之巨，但在伽利略计划里的待遇甚至还不如日本和印度。
中国终于明白，“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”，唯有自立，别无他途。从此之后，中国开始把注意力转移到沉寂数年的“北斗”系统上，全面研究自己的导航系统。

03

“‘北斗’是夜空中最醒目的星”，六岁的李恒宇坚定地认为。因为爸爸是“北斗”人，他很早便熟识天上的“北斗”。
李恒宇的爸爸李蓬蓬是电子科学学院导航与时空技术工程研究中心的一名教员。在李恒宇的记忆中，爸爸是个大忙人，经常出差，大多跟卫星上天有关。
高高的发射塔旁，伴随倒计时结束，火箭尾部升腾起一团巨大的火焰，震耳欲聋的轰鸣声中，火箭穿云破雾，直上太空。这样的画面对李恒宇来说太熟悉了，不知有多少次，爸爸去西昌出差，他就要看当天的新闻，因为电视上会播出卫星上天的实况。
是的。这个世界上其实从来都没有什么“奇迹”，如果一定要说有，每一个“奇迹”背后，都有着努力和专注的轨迹。
北斗二号总设计师助理郭树人说：“北斗是八万多人干了20多年，我们走了一条绝无仅有的路，别人都没走过的，我们走成了。”
北斗的奇迹，就是八万多个像李恒宇爸爸这样的“北斗人”，以及八万多个这样支持着北斗建设的中国家庭，一起创造出来的。

“北斗人”走的，到底是一条怎样的路？让我们一起来看看“北斗人”和原子钟的故事。
想要建设全球卫星导航系统，首先得有星载原子钟。
可是残酷的现实是：我国原子钟技术非常薄弱，原子钟产品全靠进口。
进口钟不仅价格昂贵，而且关键技术掌握在别人手里，将使北斗系统潜伏巨大安全隐患。
这样一来，能否突破原子钟技术关乎到北斗系统建设的成败。
攻关难度大，挑战异常艰巨。这是一项非常“熬人”的工作，为了保证24小时不间断地测试，科研人员经常是白天调试，晚上盯在测试仪器前，观察数据，一测就是一整夜。在日夜兼程进行调试的阶段，大家就像上了发条的“钟”一样连轴转。
人的精力是有限的，但拼搏精神可以创造无限，“三天三夜不合眼，那种上眼皮如同坠了铅的感觉大家一开始很不适应，有了第二回、第三回后大家都习以为常了。”

在项目攻关阶段，微波稳定性一调就是十几天，不停地仿真、试验论证、做温度试验，整个过程需要特别精细，不能容忍任何瑕疵。铷原子钟性能指标已经接近了极限，想再提高一点非常困难。他们将计算机仿真参数拿到电路系统上，看调试结果与仿真结果是否能达到预期效果，并在温度变化范围内鉴定稳定性，通过一遍又一遍摸索不断精益求精。
为了保障更多的工作时间，两任项目负责人李春景和杨同敏，都是从刚刚入住的宽敞明亮的新家，搬到单位附近的筒子楼，家人埋怨，他们顶住压力，坦然说道：“住得近方便，反正我经常加班，房子够她们娘俩住得了。”
终于，2005年，203所交付了我国首批两台星载铷原子钟工程化初样鉴定机，标志着我国原子钟自主化迈出一大步。
2007年，我国自主研制的星载铷原子钟上天服役。

04

科技创新永无止境，奋斗拼搏永不止步。
15年的坚守与执着，我们的科研人员向更高的科技高峰不断攀登，让北斗成为世界上最精最准最稳的导航定位系统
他们为北斗系统交付的13个批次26台自主研制的原子钟，创造了所有批次零故障的运行纪录，实现了卫星关键部件的自主可控。
北斗有多强？一组数据告诉你——

·北斗卫星发射任务共执行44次，全部由长征三号甲系列运载火箭担当，成功率100％，特别是在区域、全球组网阶段经历了超高密度的发射。

·北斗导航卫星的定位精度已达到米级，在全球范围内优于10米，在亚太地区优于5米。经过增强可达分米级、厘米级，完全可以满足新基建时代无人驾驶、精准农业等领域发展需求。

·授时也是卫星导航系统的基本服务。在全球范围内，北斗系统的授时精度优于20纳秒；在亚太地区，授时精度优于10纳秒。1纳秒等于十亿分之一秒。

·北斗导航卫星关键核心技术已实现100%自主可控，导航安全的钥匙、持续发展的钥匙，牢牢掌握在自己手中。

北斗与其他卫星导航系统相比，有哪些独家绝活儿？◎ 多轨道卫星，带来更高精度
北斗系统采用三种轨道卫星组成了混合导航星座，卫星分别运行在地球同步静止轨道(GEO)、倾斜地球同步轨道(IGSO)、中圆地球轨道上(MEO)，这可以保证在全球任何位置、任何时间都可以给出精准的定位。
与世界其他卫星导航系统相比，北斗的高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其在低纬度地区性能优势更为明显。美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略等导航系统，都基本分布在单一高度轨道上。
◎ 短报文系统，北斗可以“发短信”
“北斗系统创新融合了导航与通信能力，北斗三号全球系统进一步提升了北斗独有的短报文通信服务。”在应急情况下或是没有移动通信信号的区域，装有北斗短报文模块的北斗终端可以通过短报文进行紧急通讯，不仅能让用户知道自己“在哪儿”，也能告诉别人“发生了什么”。
目前，北斗三号的信息发送能力已从原来的一次120个汉字，提升到一次1200个汉字；通信带宽也进一步提升，从50万用户能力提高到500万用户。
据介绍，完成全球组网后的北斗三号系统，比北斗二号系统的服务能力提升约10倍，有望成为全球最精准的卫星导航系统。
◎ 授时精度提升了一个数量级
原子钟是导航卫星的“心脏”，如今北斗系统采用新型氢原子钟、甚高精度星载铷钟以及原子钟的无缝切换技术，这项突破让导航系统的时频精度提高了一个数量级。
迄今为止，北斗已经广泛应用在哪些领域？
·国内70%的已入网智能手机正在使用北斗服务，北斗相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域。·2019年，我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3450亿元。北斗与互联网、大数据、人工智能等新技术的融合发展，正在构建以北斗时空信息为主要内容的新兴产业生态链，推动着生产生活方式变革和商业模式的不断创新。
结尾
在那个苍茫一片的纯白年代，有一群心中有光的年轻人，用自己半生的激情，点燃了一束星光。终于在2020年这个特殊的年份，成燎原之火，成参天巨木。

我们身为教育工作者，一定要把北斗的故事讲给孩子们听。
不为其他，只为余光中老师的这句诗——
“孩子，我希望你自始至终都是一个理想主义者。你可以是农民，可以是工程师，可以是演员，可以是流浪汉，但你必须是一个理想主义者。
童年，我们讲英雄故事给你听，并不是一定要你成为英雄，而是希望你具有纯正的品格。
少年，我们让你接触诗歌、绘画、音乐，是为了让你的心灵填满高尚的情趣，这些高尚的情趣会支撑你的一生，使你在最严酷的冬天也不会忘记玫瑰的芳香。理想会使人出众。”

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责编 | 江光满客衣

排版 | 赵矗

来源 | 综合自人民日报、解放日报、人民教育

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