
2026年,中国航天事业迎来70周年,中国卫星测控事业迎来59周年。7月31日,我国对外宣布,北斗卫星导航系统已全面完成在轨升级。鲜为人知的是,升级的背后,是西安卫星测控中心几代科技工作者的努力。
2026年7月,北斗卫星导航系统全面完成在轨升级,标志着北斗系统的服务性能、运行可靠性实现新的跃升,它是我国卫星测控能力的一次重大实战检验,也是在中国航天走过70年、中国卫星测控事业走过59年之际,航天测控人写给星空的答卷。
第一章:初成
北斗卫星导航系统测控的故事,要从中国最早的卫星“东方红”说起,它是中国卫星测控人白手起家的写照。
当时,中国卫星测控人在陕西渭南一间学校校舍里,挑着煤油灯,在没有教材,没有经验的情况下,成功于1970年4月24日把东方红一号送上天宇;又成功在1975年11月29日,完成了中国第一颗返回式卫星的回收。中国卫星测控人自力更生,逐步建立了自己的卫星测控网。进入80年代,我国发射的卫星越来越多,测控人员面临的问题是:中国卫星测控网怎么从“管一颗”变成“管一群”?
当时,西方国家的办法是每一颗卫星配一台计算机。但上世纪80年代的中国,买不起那么多计算机。
从“单星测控”到“一网控多星”,中国卫星测控网一直在成长。而“北斗”,则是这张网要承载的重要部分。1983年,中国卫星测量控制技术奠基人之一的陈芳允意识到了导航卫星对于国计民生的重要性。于是,他提出了一个设想——用两颗地球同步轨道卫星构成星座,来实现区域定位。这个设想后来变成了“北斗一号”导航卫星的基础理论。2000年,两颗“北斗一号”卫星相继入轨,中国卫星测控网第一次承担了导航卫星的长期管理任务。从“东方红”卫星到“北斗一号”卫星——中国卫星测控网用了30年,从“一根线”变成了一张能管住卫星的“网”。“北斗”能飞上天、能定住位,与地面上那张“网”交相辉映,答卷上亮起了一颗导航星。
第二章:控星
环绕赤道上空、距地面约3.6万公里的地球静止轨道是航天领域极其宝贵的资源。随着人类航天事业的发展,这条360度的圆弧显得越来越拥挤。
这项技术的全称是地球静止卫星多星共位控制技术。在我国,主持创立这项技术的,是西安卫星测控中心的科技工作者李恒年。鲜为人知的是,这项技术的提出经历了一个曲折的故事。2007年,为了北斗卫星导航系统的建设需要,中国要发射北斗一号04卫星到既定轨道。但这个轨道上,已经有了两颗国外卫星。面对中国的要求,国外专家明确表示:不同意。
既要和平利用太空资源,还不能损害国家合法太空权益。谈判桌上的两难,关系到北斗卫星导航系统未来数十年的布局。
类似的僵局,早在1999年也发生过。当时的李恒年还是西安卫星测控中心一名普通工作者。“风云二号”气象卫星即将发射,作为一颗自旋稳定式卫星,姿态控制至关重要。控制精度越高,卫星燃料消耗越少,卫星的寿命也就越长。当时采用的是包括钱学森在内的老一辈航天测控人都验证过的方案。但李恒年通读程序代码,发现卫星姿态控制软件中使用的数学模型和算法已非常落后。
究竟是遵从权威,还是打破陈规?
李恒年没有退让,经过两个多月的连续攻关,他拿出了一套全新的模型和算法,没想到引起了一场轩然大波。
会上,研制方的专家对修改姿态控制方案一直心存疑虑,不肯让步。在当时担任西安卫星测控中心技术部门负责人的李济生支持下,李恒年得到了一次模拟测试的机会。结果新方案优于老方案。这套全新算法,最后也成功应用于“风云二号”卫星。同样凭借这股“敢为天下先”的劲头,谈判桌上的李恒年面对国外专家的质疑没有退让,他与测控团队一次次讨论,一遍遍分析,把中国人自己的同步卫星共轨控制理论变成了一套经得起验证和推敲的多星共位技术方案。
经过艰苦的拉锯、漫长的磋商,李恒年用科学,周密的技术方案说服了外方专家,最终实现了北斗卫星与他国卫星共轨运行的目标,成为中国和平利用太空资源的典范。事后李恒年更是将这项技术总结为中英双语著作并出版,为世界各国提供参考。
这次谈判为北斗二号卫星成功争取到了至关重要的太空轨位资源,更为北斗卫星导航系统从区域组网迈向全球组网这一关键阶段,筑牢了坚实根基。
第三章:织网
2020年3月,北斗三号GEO-2卫星从西昌发射升空,成功进入预定的第一条轨道。此时,千里之外的西安卫星测控中心,测控工作者王鑫正紧盯着屏幕上那颗星,作为北斗三号组网的倒数第二颗卫星,它对于北斗系统顺利组网运行至关重要。按照计划,它要在接下来几天里完成5次变轨,最终进入距地球3.6万公里的地球静止轨道。但发射第二天,卫星在进行第二次变轨时——意外发生了。
如果不及时处置,后续可能会引起整星故障。而距离“北斗”全球组网,只剩下不到5个月。
此时已经是总体岗位,统揽全局的王鑫没有慌乱,她冷静下达发动机紧急关机的指令,而后迅速带领团队开展问题排查。
就在大家对如何解决这从未出现的问题一筹莫展之际,一个大胆的设想被王鑫提了出来。
在精心设计变轨策略后,测控工作者开始了攻坚。之后的十几天里,王鑫和团队成员几乎泡在了测控大厅里。卫星一点点往预定轨道飞行,但时间也在一分一秒过去,焦虑、紧张、疲惫弥漫在整个团队中。王鑫始终坚守岗位,哪里需要协调,她就出现在哪里。
经过十三个昼夜的努力,十七批次轨道抬升控制,最终,这颗卫星安全地进入了预定工作轨道。
中国航天科技人经过近二十年的努力,让“北斗”从最初的“双星定位”成长为覆盖全球的大型导航系统;20年间,王鑫的成长,始终与北斗同频。组网成功开启了全球服务之路,那份答卷,又翻开了新的一页。
第四章:升级
据中国卫星导航系统管理办公室消息,为提供更加优质服务,北斗卫星导航系统将于近期实施在轨升级,对部分卫星的工作状态进行优化调整。升级期间,将持续加强对系统在轨卫星的联调联试、服务性能的监测维护,全力确保用户体验。
买鹏所在的测控团队,负责本次在轨升级的测控工作。这是我国官方首次正式宣布北斗卫星导航系统在轨升级,这次升级涉及北斗导航全部的50颗卫星,而且固件和软件多,还要让用户无感,升级规模和难度都是史无前例的。
从2025年底开始,卫星测控工作者们就提前介入,制订了上百份应急预案并反复推演,最终确定了“分批实施、逐星验证、动态切换”的升级策略。升级前,测控工作者们加大了对升级目标卫星的“体检”频率。体检就是对卫星部件、载荷、整星运行状态等进行检查,以保证它们状态良好,能支撑在轨升级。
准备完毕后,2026年3月13日,北斗卫星导航系统在轨升级正式开始。升级的流程是,测控工作者们要把程序和指令上注到试验卫星里,然后由试验卫星自行升级。完成升级后,测控工作者们要对实验卫星的状态进行监测。
等完成升级的这颗试验星状态正常后,再分批次对其余卫星实施相同作业。在西安卫星测控中心工作5年多的郭效铭,从3月13日到4月10日,和同事负责每天给卫星上注命令,这个步骤不能出现一点差错。因为每一条命令都关系着卫星的姿态和位置。如果命令错误,后果不堪设想。
完成了上述步骤后。2026年4月10日开始,测控工作者们对37颗在轨的北斗三号卫星的PRN号进行重构,主要是把PRN号的数字标识从靠后调整为靠前。
这一系列操作中最大的难点,就是如何确保PRN号重构时用户无感知过渡。
PRN号的重构,意味着北斗三号卫星全面接管全球服务。
整个操作完成后,测控工作者们还要持续进行监测工作,防止升级后的卫星出现异常,导致卫星服务中断。
经过测控工作者们四个多月轮班值守。2026年7月31日,中国向全世界宣布,北斗卫星导航系统在轨升级完成。
从第一代卫星测控人在陕西渭南为东方红卫星画出第一张测控图纸,到2026年北斗卫星导航系统不停机,零差错,实现大型星座在轨升级。59年,每一代中国卫星测控人都在星空写下属于自己的答卷,这也正是他们践行北斗精神中“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”的生动写照。
北斗系统升级完成后,将持续稳定运行,拓展导航新技术,为全球用户提供更可靠的定位、导航、授时服务。
当前,北斗重点行业渗透率达90%,是国计民生数智化升级的重要底座。这份遍及全国的稳定,是中国卫星测控人写在星空的答卷。
谨以此片献给守护北斗的中国航天人。
编辑:黄坤 主编:王嘉 终审:马放
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