[科学技术]副总设计师谈北斗收官幕后：鸡爪形小裂纹引全过程核查

面对面采访北斗卫星导航系统工程副总设计师:北斗结局的幕后故事

2020年6月23日9时43分，中国在西昌卫星发射中心利用长征三号乙成功发射了北斗系统第55颗导航卫星和北斗三号最后一颗全球组网卫星。这标志着北斗三号全球卫星导航系统星座部署完成。

《面对面》记者采访了中国卫星导航系统管理办公室主任、北京北斗卫星导航系统工程副总设计师冉承奇。

鸡爪裂纹引发的全过程验证

这次发射的卫星是对地静止轨道卫星，也是北斗三号全球卫星导航系统星座部署的最后一颗卫星。按照原计划，发射定于6月16日上午，但上午6点，官方宣布推迟发射任务。

6月15日晚8点发现问题，发射场工作人员发现一个控制氧气流量的稳压器中的减压阀出现故障。经过讨论，专家的意见很快集中起来:如果测试设备问题消除了，就要尽快检查阀门产品是否有问题。在发射塔上，操作人员按照流程进入火箭舱检查减压阀，壳体上出现三四厘米大小的微小裂纹。

记者:鸡爪一样的裂缝？

冉承启:没错，这种径向裂纹，我们当时唯一不放心的就是没吃准，所以我们采取的措施是同时两条线，同时继续更换这款产品，保证没有问题，发射流程计划按照我们预定的计划进行下去。

发射场的人员迅速联系北京的同志，对同一批产品从设计到生产、检验的全过程进行了检查。同时，紧急更换备份产品，检查工作条件是否符合要求。临近12点，新更换的同批次产品经测试处于正常工作状态，符合执行任务的条件，但特派团总部并未做出很快重启发射的决定。6月16日凌晨1点，来自北京的样品产品材料分析结果来了，问题重复。

冉承启:是材料的现象。这方面是我们以前认为不太可能出现的问题。我们认为可能有我们没有完全理解的地方。我们有句话叫“养而不疑，上天堂无隐患”，就是要彻底了解，找出原因。最后，我们的前线任务总部做出了暂停任务发射的决定。

日夜完成归零工作

6月16日当天，问题产品被迅速送回北京进行材料测试。当天晚上，通过对比前后的结果，证明了问题的机理。装有常规推进剂的火箭立在塔上，必须迅速取出符合要求的替换产品，立即开始协调工作。与此同时，围绕这一问题的研究和归零工作也在加紧推进。

冉承启:这个零就是把这个产品的质量技术状态归零，没有任何隐患。我们常说“永不归零，归零，回归最佳状态”。6月16日发射停止后，我们的技术人员争分夺秒，几乎没有时间休息。6月18日，产品完全归零。

有史以来最大的推进剂排放和再填充

6月18日晚，工作人员加班加点，在从北京运来的替换产品上安装了箭头。经测试，各项指标符合任务要求。但由于夏季高温，装有常规推进剂的火箭油箱内的燃油温度和气垫容积发生了变化，已不能满足发射实施条件。

推进剂不排出显然是不可能的，但排出后再加注的过程中会不会出现新的问题？经过决策，宇航员们做出了一个艰难的决定:长孙家系列火箭将排出并重新装填史上最大的推进剂。

冉承启:相对于灌装，出料是一个反向操作。另外，推进剂尤其是其氧化剂具有腐蚀性，时间长了会对管道和部件产生一定的影响。而且需要保证推进剂释放过程中没有失误，有一定的安全风险。

记者:你有哪些安全隐患？

冉承启:四氧化二氮这种燃烧剂，对人的健康有一定的不利因素。需要控制流量，确保所有管道状况良好，无任何泄漏。中间操作就靠我们一线操作人员了，这个工作也不是天天练的。我们必须足够仔细地做这道题。我们专门制定了21条风险分析和调查对策，关键是要靠人的高度专业性和责任感。

6月19日至6月20日，火箭一级、二级及四个助推器加注口以上的氧化剂和燃烧剂安全排放。粗略计算，排放的燃油量约占喷射燃油总量的3/4，这在世界上是罕见的。

在有限的时间内准确拆卸和安装新产品

然而，一波未平，一波又起。夏季高温加油后推迟发射给航天员带来新的困难。工作人员在排放后检查助力器的氧气瓶时，发现连接传感器的法兰螺栓轻微腐蚀，需要尽快更换。这个操作只能在狭窄的火箭体中进行。操作人员应穿着化学防护服从仪器舱舱口钻入火箭，俯卧位，在一小时内准确完成新产品的拆除和安装。

冉承启:氧化剂有腐蚀性，燃烧剂对人体有一定的毒副作用。这些都是我们需要研究的问题。我们的运营人员需要胆大心细，也需要有一种敬业精神。没有这次特殊的意外的暂停发射，我们养的同志可能不会遇到这些风险，我们换了零件的同志也不会遇到这些新的不确定因素，但在必要的时候，大家都会义无反顾地坚决完成任务。

最后工作人员完成了4个助推器氧舱24个螺栓的紧急更换，全部开始为6月23日重启发射做准备。西昌的雷雨季节增加了下水前的难度。在雨中，发射前的所有准备工作都有条不紊地进行着。

记者:什么情况下你心里有底？

冉承奇:真正守住底线的是，像上次我们上线前(6月15日)最后一次一般检查功能检查一样，我们线上的状态都是正常的，9点前我们完成了上线前所有功能的检查，一切正常。发射了五十五颗卫星，可偏偏我们最后一次抓到了这么小的抢劫案。我们一个同事说，就像唐僧西天取经，八十一难终于解决了八十一难，最后一难。

独特的短信功能

6月23日9点43分，长征3b点火发射，北斗之星在天空中落幕。事实上，2018年底，随着北斗三号基础系统的完成，中国已经开始提供全球卫星导航服务。现在，随着最后一颗北斗三号网络卫星的加入，中国有望提供更精确的增强服务。

冉承启:比如这颗卫星就有我们的北斗短消息能力，相比目前天空中使用的北斗-2系统有了很大的提升。北斗二号有一次发120个汉字的能力，北斗三号一次发1000个汉字。另外，你还有哪些能力？它可以传输图像，可以进行语音通话，这是一个重大突破。这是我们在中国科技进步、航天科技进步、北斗团队技术研究上取得巨大进步的标志，在世界上独一无二。

厘米级的高精度应用

北斗卫星导航系统是中国自主建造的与世界其他卫星系统兼容的全球卫星导航系统。北斗系统最重要的差异化服务是短信服务和高精度服务。北斗三号基础导航服务可以向全球提供精度优于5米的定位服务。在精确定位方面，最高精度的定位可以动态达到分米级，静态达到厘米级。

冉承启:我经常这样形容。如果出租车装有这种高精度系统，它可以闭着眼睛在你脚下行驶。这是我们北斗的特服。这是一个显著的变化，也是一个巨大的成就。这种高精度应用目前只能在国内使用，未来会在全世界推广。

世界上最高的计时精度

目前北斗全球卫星导航系统服务由北斗二号系统和北斗三号系统联合提供，2020年后将平稳过渡到北斗三号系统。计划到2035年建成一个以北斗系统为核心的更加无处不在、更加一体化、更加智能化的综合时间空系统。

冉承启:我们北斗卫星的授时精度也是世界最高的。十纳秒意味着你的接收时间误差不会超过十纳秒，一纳秒是十的负九次方。

记者:让我们以这个速度眨眼？

冉承启:多少纳秒过去了，这种时间的运用不是一般人能感受到的，而是金融、电信、电力等。都离不开时间，尤其是需要更高精度的时间。这种更高精度的时间是由我们的北斗系统提供的，这将对我们的安全和发展有很大的帮助。

从1994年北斗一号系统工程的建立到北斗三号联网卫星发射任务的完成，中国北斗人民在20多年的时间里实现了55颗卫星的研制和发射。与此同时，北斗人也经历了从“迎头赶上”到“昂首领先”、从“被他人控制”到“自主控制”、从“区域服务”到“全球引导”的艰辛历程。北斗全球系统在2020年如期建成，不仅是大国的承诺，也是成为航天强国的标志之一。