大国底线：中国北斗
真正的强大，不仅在于手握利刃，更在于拥有明察秋毫的双目。
如果说航母、战机、导弹是国之利刃，那么北斗系统，便是那双洞察全球、指引方向的眼睛。
有了北斗，利刃方能精准出鞘，剑指苍穹。
可这双关乎国运的眼睛，中国曾不得不长期借用他人的。
它的诞生，始于一次刻骨铭心的“失明”。
一 印度洋上的屈辱
1993年7月7日，天津新港。
中国远洋运输总公司货船“银河号”，满载着文具和小五金，启航驶往迪拜。
没人想到，一场无妄之灾，正在印度洋的烈日下悄然逼近。
7月23日，美国驻华大使芮效俭紧急约见中国外交部官员，声称握有“确凿情报”，“银河号”偷运化学武器原料，要求立即停航并接受美方检查。
咱们大吃一惊，结果核查发现，除了船的名字正确外，美国连目的地、船的大小都搞错了，所谓偷运化学武器原料，更是无稽之谈。
不过，我们的解释，美国听都不听。
EP-3E电子侦察机一路尾随“银河号”，沿途港口也接到通知，禁止提供补给。
8月2日，离迪拜只剩一天航程，2艘军舰、5架直升机围了上来。
强大的无线电干扰，切断了船上与外界所有联系；GPS信号压制，让“银河号”直接从电子海图上“消失”。
船上的人只能拿出海图和六分仪，看着星星定位航行。
但美军高频喊话：禁止进港，禁止转向，否则击沉。
银河号
“银河号”被迫抛锚。
可没想到，这一抛就是33天。
茫茫大海中，没有无线电，没有GPS，岸基人员找不到“银河号”，而“银河号”也喊不出声。
这就是定位权被控制的滋味。
8月的波斯湾，50多度，甲板晒得滚烫，手碰上去就是水泡。
第一天，船员们还躲在船舱打牌。
第四天，油料只剩14吨，船长张如德下令，空调停了。
第十天，造水机也停了，淡水限量。每人每天一小桶，吃喝洗全包。
第二十天，美国军舰在不远处晃悠，直升机时不时悬停，气流把人压弯。美方通过电台喊话，可以提供补给。
张如德没有理会。但大家悄悄开始写遗书。
岸上的人更煎熬。去找美方协调，只有冰冷的一句话，“必须先上船检查。”
第二十八天，一艘阿联酋加水船终于靠近，这是多方交涉的结果，不是美国人的。船员们捧着水杯，手在抖。
第三十三天，沙特达曼港。
782个集装箱全部打开。美国代表翻了7天，扔下句“情报有误”，便扬长而去。
联合国副秘书长沙祖康赶到现场，跺着脚，连喊17声“窝囊”！
消息传回北京，中科院院士孙家栋，中国第一颗人造卫星“东方红一号”总设计师，找到国防科工委副主任沈荣骏，称“发展卫星导航，刻不容缓，势在必行。”
两人不谋而合，联名向国家“上书”。
1994年1月，北斗卫星导航实验系统工程，获得国家批准。
二 未雨绸缪
因一艘货轮被扣，就让国家启动牵涉几十万人、花费数百亿的工程？
显然有些牵强。
咱们其实早就把“卫星导航”这颗种子，埋在土里了，只是缺个机会。而“银河号”像把重锤，把土砸松，种子准备发芽了。
1957年10月4日，苏联发射人类第一颗卫星。96分钟就绕地球跑一圈，人们稀罕得很，感觉摸到了天上的星星。
4个月后，美国也成功发射。但两家走的路，从第一天就不同。
苏联要通信、侦察和政治宣传，展示苏联很“牛”。
而美国要导航，海军想定军舰位置，空军想要动态三维，陆军被朝鲜战场的“近战夜战”打怕了，想“离对手远远的”。
美苏两家思路不同，都是“屁股决定脑袋”。
苏联是大陆军，看重地缘利益，任何军事投入都有直接目的，比如更大的炸弹，更坚固的堡垒等，周边目标清晰准确，对定位导航的迫切性不高。
美国就完全不同，因为在海的对面，能够让军队快速全球机动，才是首要需求，导航和机动能力，永远摆在第一位。
1973年，五角大楼整合方案，建立国防导航卫星系统（Global Positioning System），简称GPS。
GPS一战封神、名动天下，是在1991年的海湾战争。
2枚“战斧”导弹，在GPS引导下飞行1600公里，一前一后从换气窗穿过，摧毁了萨达姆的地下宫殿。
战斧巡航导弹
“斩首战”和“精确战”问世。
美军不再需要“近身肉搏”，以阵亡148人的代价，让伊拉克伤亡超10万人，被俘9万人，海军全军覆没，陆军46个整装师被歼灭，4500辆坦克被摧毁。
GPS成了“作弊外挂”，彻底改变了人类战争模式。
第一个吓出一身冷汗的，是俄罗斯。
苏联解体，经济“休克”，俄罗斯正奄奄一息。
就算如此，俄罗斯也赶紧挣扎着爬起来，憋着一口气，在1993年初步建成了“格洛纳斯”导航定位系统。
要知道两年前，戈尔巴乔夫为了15亿美元贷款，被迫政治改革，直接加速苏联解体。而现在这个系统，却整整花了30亿美元！
俄罗斯恐怕觉得，这是大国的最后底线了。
卫星定位导航是大国底线，俄罗斯懂，咱们也懂。
1965年1月8日，钱学森就提交《研制卫星打算》报告，建议研制导航卫星。同年，陈芳允（“两弹一星”功勋、中国航天事业奠基人之一），就开始摸索卫星测控网建设。
未雨绸缪，是老一辈革命家的宝贵品质。
1964年，咱们还没有洲际导弹，教员就提出“反导计划要搞起来”；
1992年，咱们燃油车还没搞明白，钱学森就提出“要大力发展电动车”。
那代人宁可“一身泥、一身血”，也要走一步、看三步，他们真的很伟大。
1968年，国家正式提出了“三星一船”规划（侦察卫星、导航卫星、通信卫星和载人飞船），其中导航卫星叫“灯塔计划”。
然而，“灯塔计划”的推进却异常艰难。1977年，才勉强达到试装水平。到了1980年，关键技术还是无法突破。最终，计划被撤销，资料全部封存。
回过头来看，在“灯塔计划”上，咱们还是过于乐观了，觉得“事在人为”。事实上，搞卫星导航的困难，是“天大”。
三 穷则思变
新中国研制“大国重器”，都自带“三件套”，没有例外。
“三件套”是没人、没技术、没钱。
打个比方，假设“西红柿炒鸡蛋”是大国重器，那么缺厨师，这叫没人；缺食材，这叫没钱；缺炒菜锅，这叫没技术。
咋办呢？
咱们得分三拨人，一拨去挖矿、炼铁、造锅，搞技术；一拨去养鸡、种西红柿，挣钱；一拨去劈柴烧火、学厨师，培养人。等三拨人都搞定了，才能把这盘菜炒出来。如果有一拨过不去，项目就砸在手里了。
造核弹，难在技术，造导航卫星，难在钱。
首先，成本极高。
导航卫星很贵，价值过亿，与通信或侦察卫星，不是一个量级。此外，完成组网需要多颗导航卫星，通常24颗。
其次，需要长期维护。
导航卫星是消耗品，需要定期更换，持续高投入。
美国在GPS上，每年都需要投入数十亿美元，而1980年中国GDP才4587亿元人民币，这笔钱，咱们砸锅卖铁也舍不得拿出来。
包里没钱，是“灯塔计划”下马的主要原因。
此外，还有一个重要原因，那就是美国向民用市场开放了第一代GPS。
既然有能用的，那还研制啥？中国海军购买了“子午仪接收机”，民间也走私了不少进来，自主研制的紧迫性瞬间没了。
第一代“子午仪”卫星导航系统的舰载终端设备
世人皆醉我独醒。陈芳允就是其中之一。
他认为，导航定位依靠别人，就迟早会受制于人。国家再穷，这根“打狗棍”也得自己握。
他不停地奔走有关部门，可很多人觉得他危言耸听，过于夸大。
上级被闹腾得没法，诚恳地说，“就算你说的是真的，可我们也没法啊。没技术，可以攻关；没人才，可以培养；但没钱，我们不会变戏法啊”。
“钱是变不出来，但总会有法子”，陈芳允不信这个邪。
穷则思变。在这点上，中国人擅长。
朝鲜战场上，武器落后，咱们就提高战术水平，打“近战夜战”，用战斗意志弥补装备差距。在歼-10研制上，发动机不行，电子系统不行，咱们就搞鸭式布局，用提高气动性弥补工业差距。
陈芳允苦苦探索，终于在1983年石破天惊地提出了一个设想，“双星定位”。
双星定位示意图
“双星定位”，就像是有人拿个大喇叭，对着天空喊“我在哪”，然后天上的两颗通信卫星听到后，把信息传给地面基站，算出那人的具体位置。
这个方案听起来很简单，其实一点也不简单。
因为这严重违反了主流技术思想。
主流技术原理很简单，定位本质就是确定经度、纬度、高度和时间，既然有4个变量，就需要4颗卫星提供数据，列组方程就算出来了。
为了保证全球任意地点随时都有4颗卫星，就至少得发射24颗卫星，差不多就要30亿美元，这也是导航系统“贵”的原因。
而“双星定位”，只用2颗通信卫星就行，连导航卫星都不要，简直离了大谱。
先别说技术可不可行，单论“省钱”上，这个方案太适合咱们了。
但是这个方案提出后，泡泡都没有冒个，无人问津。
因为这个技术，弯太大，感觉像炒西红柿鸡蛋，没锅就用茶壶代替，这个坎，大家在思想上迈不过去。
陈芳允是卫星专家，在专业这块，大家不敢质疑；但这套理论，又刷新认知，完全不理解，只好“看不见”。
年近七旬的陈芳允，每天骑着旧自行车，后座绑着图纸，去找张履谦（中国雷达与空间电子奠基人）讨论信号处理，去找沈荣骏协调国防科工委支持，去找孙家栋商量如何利用现有卫星资源。
1986年3月，他与王大珩、王淦昌、杨嘉墀联名向中央提交《关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议》，小平同志批示后，国家决定当年财政收入的1/20,全面发展高科技。
这就是大名鼎鼎的“863计划”。
“双星定位”搭上了顺风车，获得预研机会。
1989年9月25日，总参测绘局的首次“双星定位通信系统”功能演示成功，定位精度20米，达到第一代GPS民用水平。
茶壶也能炒菜！中国卫星导航有戏了！
然而，理论验证的成功，只是万里长征的第一步。
“双星定位”虽然省钱，却也带着天生的局限。
其一，它只能覆盖中国及周边区域；其二，它是“有源”方式，需要用户主动发射信号，在军事应用上存在暴露风险。
这些短板，陈芳允在提出设想时就已写在笔记本上。但他更清楚，“自主拥有”比“先进完美”更重要、更紧迫。
这不是妥协，而是清醒，即便只有两颗星，中国人也要看见自己的位置。
孙家栋和沈荣骏联名上书后，陈芳允托人带去一张纸条，上面写着，“双星方案已验证，只需立项即可启动，无需再等。”
这张纸条，现存于中国人民解放军档案馆。
1994年1月10日，双星导航定位系统工程正式启动，取名北斗，意为北极星。78岁的陈芳允正因心脏病住院治疗，听到消息，他的第一句话是，“这件事，我能睡个踏实觉了。”
1994年3月，北斗系统总体方案论证会在北京召开。
陈芳允坚持出席，孙家栋赴家中接送。会后，在北京黄寺大院的家中，他把草图笔记本交给了孙家栋，末页写着“此路可行，后人努力”。
这一棒，交到了孙家栋手里。
四 北斗一号
孙家栋接手时，已经65岁。
1958年从苏联留学回国后，他已经干了37年航天。1967年，当“东方红一号”总设计师，38岁。第一颗人造卫星、第一颗遥感卫星、第一颗返回式卫星…… 后来探月工程，中国航天界叫他“总师”。
“东方红一号”卫星
北斗总师任命下来，他就一句，“国家需要，我就去做”。
他坚定支持“双星定位系统”，但提出了“三步走”，先双星实验，再区域导航，最后全球。
北斗一号、二号、三号工程，就这么定了下来。
“北斗一号”一上马，就跳出来一只拦路虎，“快捕精跟”。
“双星定位”的原理是，用户喊“我在哪”，卫星听到，传给地面主控站，主控站算好位置，再传回去。
这个过程里，地面主控站是绝对核心。
它要同时“听”到成千上万路信号，分辨出谁是谁，在百万分之一秒内捕捉、跟踪。
这有多难？
就像在一个有十万人喧闹的体育场里，你要随时听见角落里某个人小声喊你的名字，还要立刻回应他，哪怕他换了位置，你也一秒都不能跟丢。
这个技术难题不解决，“北斗一号”就是空中楼阁，根本推不动。
其实，这个问题正是“茶壶炒西红柿鸡蛋”的后遗症。
GPS系统，用的是导航卫星，贵是贵，但好用，对地面主控站要求不高。
而“双星定位”，用的是通信卫星，只能通信，定位全靠地面主控站，信息计算量巨大。
当时主控站处理信息，主要是靠模拟信号。
打个比方。把信息当成水管里的水，要控制水的大小，就得会拧“水龙头”，一次流一滴，甚至一次流半滴，拧“水龙头”就是模拟信号控制。
但用于导航信息，这个路子受到了很大挑战，因为需要控制0.01滴水。
全国10多家研究所持续攻关，但始终无法突破。
就在大家一筹莫展之时，来了3个年轻人主动请战。
这3个人叫王飞雪、欧钢、雍少为，都来自国防科技大学电子技术系，是在读博士。
在一次同学会上，他们听说北斗工程被“快捕精跟”卡住了，便讨论了起来。王飞雪擅长数字算法，欧钢是计算机高手，雍少为专注信号处理，一通七嘴八舌，冒出一个想法，“为什么不用全数字信号处理呢？”
全数字信号处理，就是不再靠拧“水龙头”控制水，而是直接“合成”水。一个水分子由2个氢原子1个氧原子构成，需要多少水，就直接抓多少个氢和氧。
有想法就要提，他们主动找到研究单位，可跑了一大圈，没人相信他们。
原因很简单，数字信号处理那时是新玩意，大家搞不太懂。
不过，三个初生牛犊才不怕虎，他们“斗胆”给陈芳允写了信，提出了技术路线方案。
没多久，八十高龄的陈芳允亲自主持召开了“快捕精跟”论证会，等这3人介绍完方案后，却冷场了，“那么多权威单位都搞不定，3个学生娃能行？”
最后表决时，只有陈芳允、孙家栋等4名专家支持，其他人保留意见，既不反对也不支持。
在这个难以决断的时刻，陈芳允和孙家栋表态，“攻关，就是要创新，我们支持也相信他们”，并郑重地在方案上签下名字。
回到学校，他们3人很激动，“干上了北斗”，兴冲冲地给国防科技大学电子系总工程师庄钊文教授报喜。
喜还没报完，他们就蒙了。
因为项目部通知来了，要“风险共担”，虽说总师签了字，但现在只能付一半研制费，其余60万要成功后再付。
这个意思是，如果不成功，自己要承担60万！
其实想想也理解，全数字信号处理是当时世界最新前沿技术，美国和俄罗斯都在做实验室基础研究，而几个年轻人直接上工程，能行吗？
庄教授知道，系里的家底只有90多万元，如果失败了，连基本福利都拿不出来。他站起来，低头在办公室踱了一阵子，严肃地问，“你们愿不愿干？”
“这...”几个年轻人你看看我，我看看你，然后都望着庄教授。他们用目光告诉他，他们不愿意放弃，他们很想干。
“那就干！失败了我顶着。”
得知此事后，孙家栋特批了4万元，给他们购买了一台最新的计算机。在一间不足十平米的仓库里，3个人没日没夜地拼了起来！
过程不细说了，只说下结果。
第一，全数字“快捕精跟”系统成功研制，还获得国家科技进步二等奖，目前仍是北斗工程的核心系统，安全稳定运行了20多年。
第二，这个小组，从3人逐步扩展到300多人，就是赫赫有名的“国防科技大学北斗青年创新团队”，全程参与北斗工程，被誉为“李云龙式的团队”。
因为后来在和对手的较量中，这个团队敢打敢拼，救了北斗一命。
打跑“快捕精跟”这只拦路虎后，“北斗一号”进展迅速，2000年12月21日，随着第二颗卫星入轨，中国继美国、俄罗斯之后，成为第三个拥有自主卫星导航系统的国家。
那天，平日少言寡语的孙家栋，满脸笑意，喜上眉梢。
他对秘书说，“打开手机，看看我们在什么位置？”
秘书一愣，卫星才入轨，哪有定位系统？他很快意识到，这是孙老高兴，故意和他开玩笑。
于是，他装模作样地打开手机，报告说，“我们目前位于西昌卫星发射中心宾馆前的小花园里”。
“精准位置相差多少？”
“应该不到10米吧。”
孙家栋爽朗地笑了：“我们的秘书同志都成了半个航天专家了！”
不过，就正当我们为成功欢呼，准备趁势进军“北斗二号”时，危机降临了。
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