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      《人民文學》2023年第1期|李春雷:經天緯地
      來源:《人民文學》2023年第1期 | 李春雷  2023年01月11日07:25

      1984年7月,內蒙古集寧一中。

      高考結束后,他預估自己的分數,發揮正常。

      那天上午,填報志愿。在父母和老師的陪同下,他規規矩矩地將第一志愿填報為北京大學物理系。

      上交檔案后,心底卻仍然喜憂參半、悵然若失。

      當天下午,他又趕回學校,瞞著父母,說服老師,取回檔案,重新工工整整地寫了一個小紙條,粘上漿糊,覆蓋了第一志愿。

      小紙條上,寫著20個字:中國人民解放軍國防科學技術大學電子工程系。

      不是不愛北大,而是更愛國防,更愛軍工!

      蔚保國,1966年10月生于內蒙古涼城縣。中學階段,就讀于著名的集寧一中。在那里,他是一名“學霸”。他熱愛文科、喜愛體育,但更酷愛軍事、癡愛科學,特別是對當時剛剛出世的銀河巨型計算機,尤感興趣。

      中國人民解放軍國防科學技術大學,座落長沙市,是直屬中央軍委的綜合性大學,其承載、其使命、其任務,不言而喻。

      入學后,他的專業:信息處理顯示與識別。

      在這里,他如魚得水,盡情地學習著、豐富著、快樂著。

      長沙四年,使他全面走進了軍工和信息世界,也染上了南方人的生活習慣,特別喜歡吃辣椒和米粉。

      1988年7月,他畢業后,分配到電子工業部通信測控研究所。這是一家軍工單位,代號“第五十四研究所”,其前身是國防部第十研究院,系我國第一個電信技術研究所。

      該研究所,位于河北省石家莊市。

      這里地處北方,與長沙環境大不一樣,夏天干熱、冬天酷寒。更主要的是,舉目無親。但是,這里有他最心愛的事業。很快,他便融入其中。

      1991年5月1日,他結婚了。愛人也在本所工作,畢業于河北機電學院,專業呢,也是電子信息。

      這樣一來,他的世界里,就更加單純和專一了。

      漸漸地,他擁有了軍事研究的世界視野,也走進了電子信息科學的前沿陣地。

      深奧卻又新奇的電信世界,吸引著他,激勵著他,導航著他。

      在從事計算機軟硬件開發三年后,為了拓展和提升,他又攻讀燕山大學電路與系統專業研究生。

      他與愛人商定,事業第一,晚幾年再生孩子。

      現在是幾時幾分?

      你在什么方位?

      你的情況如何?

      ……

      無論戰爭與和平,只有知彼知己,才能氣定神安、穩操勝券。

      時空安全,是人類的最基本安全!

      宇宙無極,海洋浩瀚,沙漠無垠,山巒深遠。我在何處,我向何方?自古以來,這就是人類每天面臨的問題。從原始人巡游狩獵、航行海洋,到近代人周游世界、遨游太空,無一不需要定位導航。

      傳統導航,是人類利用地理物標和自然天體作為參照物,憑借經驗進行定位。近代以來,人類利用現代傳感器和人造信標,發明了陀螺儀、加速度計、無線電信標等精密儀器和高精度導航定位法。1957年,前蘇聯發射了第一顆人造衛星。于是,一種全新的導航系統應運而生。

      衛星導航始于20世紀60年代美國軍方的子午儀系統。經過30多年研究實驗,終于推出了一套GPS衛星導航定位系統。

      1994年,美國GPS衛星導航技術系統已經成熟并通行全球,覆蓋率高達98%。中國軍方,也不得不購買使用。

      北斗系統,是中國著眼于國家安全和經濟社會發展需要,自主建設、獨立運行的一整套衛星導航系統。其內涵,其意義,其作用,可想而知。

      但是,北斗系統的建成,是一個漫長、復雜且艱難的過程。

      其基石,便是由中國科學院院士陳芳允在1983年提出的雙星定位理論(即北斗一號)——利用兩顆同步定點衛星進行定位導航。

      依據世界上已有的衛星導航原理,地面站最少需要接收來自4顆衛星的信號。顯然,雙星定位理論,屬于獨創。而且,由于涉及國家安全,國外技術封鎖,中國關于這方面的信息資料幾乎為零。所以,國內雖然動員多方力量進行論證,但多年來主要集中在關鍵專題攻關研究,系統工程建設尚無進展。

      鑒于國家安全和財力等多種因素,1994年,中國決定上馬“雙星定位”項目。

      由于雙星定位理論體制在國際上沒有先例,國內業界普遍持懷疑態度。

      1995年3月底,蔚保國從燕山大學電路與系統專業碩士畢業。同年10月,調入本所遙控遙測專業部總體室,從事航天測控與衛星導航系統總體工作。

      不久,國家雙星定位籌建辦專家組前來調研。蔚保國臨時代表本所做主匯報。思路清晰、觀點獨特,專家們大為贊賞。

      很快,該所承擔了“北斗一號”工程中最大也是最難的地面信號收發系統項目。而他,因為表現優異,被任命為項目副總設計師。

      那一年,他28歲。

      衛星導航分為三段:空間段、地面段、用戶段。地面段是整個系統的控制中心,負責管理衛星和為用戶服務。

      “北斗一號”的雙星,是兩顆同步衛星,與地球自轉相同,呈靜止狀態,只在中國上空。

      天上兩顆星,地面兩個站,相隔3.6萬多公里,相互傳輸信號。

      衛星導航定位遵循幾何交會原理,但又涉及無線電信號傳輸的大氣物理特性以及衛星動力學效應。運行服務更需要高精密的時間同步和高精度的衛星軌道支持,要考慮和使用各種相關理論和方法,包括:相對論框架下時間比對基本原理、星地/站間各種時間比對技術及誤差分析、高精度鐘差預報方法等等。

      當時,尚無大型數字化系統仿真技術,一切都是專題仿真和系統模擬聯試。

      蔚保國和同事們集中在一間大平房內。

      聯試房就是一個試驗現場,不停地發現問題、解決問題、再發現問題、再解決問題,反復迭代、周而復始。

      陪伴他們的,白天是太陽的熱情,晚上是月亮的微笑,唯有太陽和月亮之間的衛星,是一團迷霧,是他們的最苦惱和最向往。

      當然,夜晚陪伴最多的還有夜宵——一大桶雞蛋湯和一大筐包子。

      有時候,他呆呆地看書,文學或哲學,《柏拉圖對話集》《時間的味道》——看似跨界無關,其實終端相通。

      直到兩年后的1998年3月,歷經艱辛的工程樣機系統終于通過驗收。

      成功的一半!

      而后,便開始研制信號收發系統正式樣機。他和他的母校國防科技大學以及許多骨干單位,再次開始大聯合攻關。

      他具體負責整個系統的數字信息接口規范。

      “北斗一號”的工作流程是:

      首先由中心控制系統向兩顆衛星同時發送詢問信號,經衛星轉發器向服務區內的用戶廣播。用戶響應其中一顆衛星的詢問信號,并同時向兩顆衛星發送響應信號,經衛星轉發回中心控制系統。中心控制系統接收并解調用戶發來的信號,然后根據用戶的申請服務內容進行相應的數據處理。

      系統內的所有環節,他都要考慮進來。

      萬千道難關,千萬次攻破。

      僅僅各種技術編碼,就寫下了400多頁。

      又是兩年,終于成功!

      2000年10月31日和12月21日,兩顆“北斗一號”衛星分別發射升空。

      “北斗一號”的成功,標志著中國繼美國GPS和前蘇聯(俄羅斯)GLONASS之后,成為世界上第三個建立衛星導航系統的國家。

      更重要的是,“北斗一號”基本解決了中國軍方不依賴GPS的戰略需求。

      最重要的是,“北斗一號”為國家培養了一支能打硬仗的衛星導航隊伍。

      直到參加工作10年后,蔚保國才有了一個可愛的女兒。

      其實,2000年,在“北斗一號”進入工程階段的時候,蔚保國就開始著手“北斗二號”技術體制的研究。為了更進一步開拓眼界,他又攻讀北京理工大學通信與信息系統專業博士學位。

      “北斗二號”的設計是:14顆衛星與32個地面站天地協同組網運行。

      過去都是通過發射信號,雙向應答。現在呢,不發射,只接收。

      從有源定位到無源定位,又是一個全新跨越!

      而且,過去是天上一顆星,地面對應一個站。現在天上衛星多了,地面上需要建造許多對應站,這就會帶來諸多問題:天線的相互遮擋問題、電磁兼容問題、場站的隔離布局建設、整個系統的維護和可靠性等等。如果沿著這個思路,將來的場站就是“天線農場”。

      必須另辟蹊徑!

      2005年,當“北斗二號”正式上馬的時候,他正好博士畢業,受命負責地面運控的核心主用系統,擔任總設計師,主攻單站多星測控難題。

      經過反復論證,蔚保國和團隊提出了一個數字多波束測量和注入體制。簡單地說,就是用一個地面站同時管理多個衛星,讓它們在天上結成團隊,既聽地面指揮,又相互支持。

      但是,這只是一個大膽設想,并沒有任何資料和試驗數據證明可行。

      許多專家表示質疑:雖然數字多波束天線具有優勢,但不一定適合甚至不能實現高精度星地精密測量。

      這是一個深奧且艱澀的世界,包括全分散式數字多波束系統體系架構、單站對多星的高效測量管理技術、數字波束時延概念、數字多波束綜合處理方法、收發鏈路波束時延誤差控制、如何高精測量、怎么保持穩定……

      他們專門在試驗場搭建了一個縮比系統,進行室內仿真和外場無線試驗。

      他和團隊的30多名成員,日夜兼程。

      冬去春來、暑來寒往。夏天光膀子,冬天軍大衣。

      科學家的苦惱,別人難以想象。那是黑暗中的絕望,絕望中的掙扎,掙扎中的堅持。常常地,一個技術問題,卡殼幾個周。實在絕望無助時,大家拍案捶墻,甚至痛哭。

      最困倦的時候,蔚保國會要來一碗米粉,多多放辣椒,吃得滿頭大汗,似乎腦洞大開。再就是打乒乓球,出一身汗,躺倒睡覺,醒來再干。或者下圍棋,苦苦琢磨,一黑一白,兩個棋罐,361枚棋子,仿佛兩個宇宙,恰似滿天衛星……

      后來,他們又搭建了一個更真實的信標塔,進行各種星地模擬試驗。

      鐵心鍥而不舍,最終柳暗花明。

      整整8年。

      經過2800多天星夜兼程,他和團隊終于成功研制出我國首套數字多波束測量系統,解決了多星測量難題,為“北斗二號”攻克了核心堡壘。

      孫家棟院士的鑒定意見:“該系統技術極其復雜,研制難度極大,有重大技術創新,填補了國內空白,成果整體居國際領先水平”。

      后來,這套技術榮獲國家科技進步特等獎、軍隊科技進步獎一等獎、中國電子學會技術發明一等獎。

      “北斗二號”衛星導航系統的建成,意義極大。

      它不僅服務中國,也可以服務周邊國家,更為實現全球服務奠定了堅實基礎。

      電磁波,無處不在。

      除了大自然的太陽光和閃電,各種電器特別是電臺、移動通信等,凡是能釋放能量的物體,都會產生電磁波。電磁波是由同向且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的震蕩粒子波,在真空中速率固定,速度為光速。

      衛星,通過電磁波傳遞信息。

      2015年,“北斗三號”系統工程正式上馬。

      這套系統由30顆衛星組成,其中24顆中圓地球軌道衛星、3顆地球靜止軌道衛星和3顆傾斜地球同步軌道衛星,將實現全球定位導航授時服務。

      蔚保國團隊,再次承擔了其中關鍵核心的地面管理系統。

      這一次,要首次實現星間鏈路構建和全球自主服務,管理的復雜度和難度大大增加。

      全球星座衛星發射前、入軌后、運行中的星星地測量管理以及全球連續監測評估等,都面臨極大挑戰。其中,監測跟蹤站設備攻關研制更是關鍵。但我們國家,必需擁有自主可控的監測技術。

      蔚保國帶領團隊,再一次向堡壘發起沖鋒。

      時間緊、任務重,大家集中在聯試房,每天都工作到深夜。

      家族團聚沒有了,節假日沒有了。比如春節,大年除夕回家,初三就上班了。比如“五一”黃金周,他們只休息一天。

      有一次,蔚保國出差,半夜12點回家。進門后,不是換睡衣,而是換上了工作服,準備前往工作區。

      妻子問:“這么晚了,你不能明天再去嗎?”

      他說:“大家都正在加班呢!”

      最緊張的時候,三個月之內干了17個通宵。

      過去,他喜歡讀文學、下圍棋、打乒乓,但現在,全放棄了。

      他唯一的業余消遣就是晚飯后散步40分鐘,可散步時,也常常是一邊走路,一邊在線上與大家討論技術問題。

      他的世界里,全是衛星!

      又是5年。

      兩個系統,終于成熟。

      楊元喜院士的鑒定意見:“該系統取得重大技術突破,核心技術自主可控,屬國際首創”。后來,相關成果兩次榮獲中國衛星導航科技進步特等獎。

      由此,中國成為全球第一個擁有完備星間鏈路導航系統的國家,也成為全球第一個擁有全部GNSS(全球衛星導航系統)連續監測評估系統的國家。

      ……

      2020年6月23日,“北斗三號”最后一顆全球組網衛星在西昌衛星發射中心點火升空,標志著中國北斗全球衛星導航系統衛星組網完成。

      7月31日上午,中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平出席儀式,宣布“北斗三號”全球衛星導航系統正式開通 。

      2022年4月14日上午,第十三屆中國衛星導航年會新聞發布會宣布:“北斗三號”系統全球范圍定位精度實測優于4.4米,與美國GPS相當。

      北斗衛星導航系統的建成,對中國有著歷史意義。

      從此,我們做到了衛星導航不求人。

      從此,中國的國家安全得到了更加強有力的保障。

      從此,中國在衛星導航應用服務上進一步擴大了國際市場。

      仰望北斗衛星群,仿佛是一張布滿宇宙的天網,密密實實地護佑著我泱泱中華!

      不知不覺間,蔚保國已經成為一位資深老兵。但他的思維,仍然靈敏,像衛星雷達。

      作為中國電科首席科學家、中國衛星導航重大專項體系總體專家組專家、中國衛星導航定位協會室內定位專業委員會主任委員、衛星導航系統與裝備技術國家重點實驗室主任、全國最美科技工作者、全國五一勞動獎章獲得者,他率領著一個團隊,始終走在北斗衛星導航系統建設與應用的最前沿。

      “北斗三號”建成之后,新難題隨即浮現:北斗衛星信號到達地面已極其微弱,進入室內或地面以下,更被衰減到幾近于無,如何定位?

      室內定位,是世界公認難題。雖有許多技術,但均不理想。

      室內定位,也是市場迫切需求,畢竟人類70%以上活動在室內。

      老兵蔚保國,再一次投身于室內定位這一新領域。

      可否將北斗引入室內,既可擴大應用范圍,又能與室外北斗無縫銜接?

      這個思路看似簡單,但真正實現起來,難度極大。復雜的室內環境、電波傳播引起的信號衰落、嚴重的多徑效應、遠近效應……

      攔路虎,一個又一個。

      無數次的試錯,無數次的修正,體制、信號、模型、算法等不斷更新。

      經過幾年沖鋒,他們終于創造了一個全新的北斗陣列偽衛星技術,實現了優于1米的室內定位,也讓北斗用戶終端在室內與室外可以自由無縫銜接。

      這項技術的最大優勢,便是與室外北斗的兼容,是對北斗系統的大大拓展。

      同時,以北斗偽衛星為主體融合其他定位導航手段,構成了室內外一體的智能導航與位置服務系統,創新實現了“打通室內室外”的應用服務目標。

      2021年底,這項創新成果通過了國家科技部總驗收。

      2022年初,北京冬奧會國家跳臺滑雪中心雪如意場館,幾百個房間、上千名工作人員。在這里,蔚保國團隊的“北斗偽衛星室內外亞米級定位技術與裝備”成果成功落地應用。

      這是世界上首次在奧運場館實現大規模室內定位。

      目前,中國北斗已經廣泛應用于交通運輸、海洋漁業、水文氣象、森林防火、電力調度、救災減災、應急搜救等領域,未來將滲透到人類社會生產和生活的方方面面。

      ……

      能把個人專業和興趣與國家安全和經濟社會發展融合一起。人生最自豪,此生已無憾!

      偶爾,蔚保國也會到夜市散步。

      亮晶晶的夜空下,露天廣場。他悄悄坐下來,要一碗米粉,多多放辣椒,再一次吃得滿頭大汗。

      那是生活的味道、生命的味道。

      今年,女兒即將研究生畢業了,與他商量未來發展方向。

      他建議投身空天科技領域,逐夢星空。

      女兒,乖乖地聽從了他。