走向融合 实现共赢

孙家栋

火箭和卫星总体技术专家。

中国航天工业总公司研究员、高级科技顾问。长期从事运载火箭、人造卫星研制工作。承担了中国第一枚自行设计的中近程导弹与中远程导弹的总体设计工作，任总体主任设计师；参加并领导了第一颗人造地球卫星、返回式遥感卫星的研制与发射工作；担任多种型号卫星的技术总负责人和总设计师；负责绕月工程大系统的技术决策、指挥和协调，任总设计师。1985年获2项国家科学技术进步特等奖，1999年获“两弹一星”功勋奖章。

1991年当选为中国科学院院士。

2020年4月8日是“两弹一星”元勋、中国航天科技集团有限公司高级技术顾问孙家栋院士91岁生日。

从1958年进入国防部第五研究院一分院从事导弹研究开始，孙家栋将60多年的岁月都奉献给了我国的航天事业。他曾担任我国东方红一号卫星技术总负责人、探月工程、北斗导航工程首任总设计师；他亲自参与了第一颗人造地球卫星、第一颗遥感探测卫星、第一颗探月卫星嫦娥一号……中国航天史上一个又一个第一次；他先后荣获“两弹一星”功勋奖章、2009年国家最高科学技术奖等；他是我国航天事业里程碑式的人物。

祝孙家栋院士生日快乐！

黄晓艳：北斗系统是中国自主建设、独立运行，与世界其他全球卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统。您是北斗系统工程的总设计师，请您谈谈北斗系统的研制过程。

孙家栋：中国自1970年4月24日发射第一颗人造卫星——“东方红一号卫星”起，航天科技就与国家经济建设紧密联系在一起。“东方红一号”上天以后，国家高层明确提出中国航天事业要为国家安全和经济建设服务；要根据国家的科技水平，既要大胆前行，还要稳步发展。上世纪70～80年代，受限于技术、资金等因素，很难开展全面的研究工作。所以第一步搞了返回式卫星，紧接着搞通信卫星。

经过30年的发展，到1990年代，卫星的品种已经比较齐全，我国空间技术水平基本能满足通信、遥感的要求了。国家的科技水平、经济水平、生产水平都在大踏步的向前发展，在这种情况下，国家开始考虑利用卫星进行导航，并非常慎重地提出要搞技术最复杂、最难搞的卫星导航系统。结合中国的实际情况，通过各方专业人士共同研究，国家科学、合理地提出并制订了一个符合我们国家经济发展水平的、自主研制实施北斗卫星导航系统工程的“三步走”战略规划。

第一步就是先探路，是试验阶段。在2000年左右，建成北斗卫星导航试验系统。即研制少量的地球同步静止轨道卫星，研制一些地面运行控制与应用基础设备设施来完成试验任务，为北斗卫星导航系统建设积累技术经验、培养人才，并为后续工程建设打下基础。

第二步才算是动真格的，是北斗卫星导航系统区域组网计划。到2012年，计划发射10多颗卫星，建成覆盖亚太区域的系統。

第三步是到2020年，建成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。

北斗系统从试运行、正式运行到全面对民用用户开放至今，整个系统运行稳定，工作状态良好，空间星座性能得到明显改善，在导航定位方面的用户体验明显提升。

黄晓艳：北斗卫星导航系统产业化应用推广中存在哪些瓶颈，面临哪些挑战

孙家栋：人类的活动自古以来就与时空信息息息相关。人类对精准时间和空间的需求随着人类生活、物质条件、科学技术的发展而不断地提高。因此，国家对卫星导航系统很重视，一开始就将其定位为国家空间信息基础设施，并根据国家需求，不断扩大它的发展计划，不断加强基础和提升能力。

信息时代要使信息产生更大的使用价值，需要把天上的信息和地面日常生活信息——物联网、车联网、大数据等整合起来，在更高的层次上使用。从应用效益的角度来讲，就要使各方提供的信息源，空间信息和地面信息等，通过中间的大数据环节，组成一个整体。

北斗系统的应用应当全面铺开，才能使我们的空间基础设施表现出应有的效力。北斗系统的市场应用率相对于GPS还是较低的，更大规模的市场推广会遇到一些困难。在发展的过程中，需要相互融合、互相交叉共同发展才能产生更大的市场价值，才有国家整体竞争力。

黄晓艳：卫星导航领域竞争非常激烈，和世界其他系统相比，起步较晚的北斗系统有什么独特的优势

孙家栋：继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略等卫星导航系统之后，中国自主研发、独立运行的北斗卫星导航系统，在2012年已实现亚太地区信号全覆盖，目前，已进入全球覆盖的发展阶段。

谈到北斗卫星导航系统的中国特色，它从一起步就有一个明确的“三步走”发展战略规划，既结合当时的实际情况，又有一个长远的目标。其次，我们还有一个非常重要的中间过渡环节，就是提供区域导航服务，这是世界上其他系统没有的。另外，我们的北斗系统还有一个短报文通信功能，它非常巧妙地把导航定位和信息传递这两个功能结合起来，也就是除了能导航、定位，还可传递120个字的短信，这是全球其他卫星导航系统所不具备的优势。

黄晓艳：您怎样看北斗和GPS的竞合关系

孙家栋：美国的GPS计划诞生于1970年代初期，由美国国防部组织研发，空间信号是免费的。GPS发展到今天，覆盖了各个领域和个人用户，民用年产值已达几百亿美元，并占了90%的中国卫星导航定位市场。

关于GPS，首先我们应该承认，随着科学技术的发展，GPS的确走在世界卫星导航系统的前面，在它本国取得了巨大经济利益的同时，也为许多国家的经济作出了贡献。第二，GPS对科学技术本身的发展起到了一定的推动作用，缩短了后人的研发时间。第三，对所有使用GPS的国家来说，通过使用的过程，学会怎么去应用，这对本土的应用人才，对卫星导航的开发人才都有一定的培养作用，这些都是客观上的东西。

像中国这样的国家，必须建立自己独立的卫星导航系统，在国家核心的行业、领域，要用我们自主研发的北斗导航系统，我们要搞好北斗系统，培育好国内的市场。

我个人的想法是，加强和美、俄、欧等全球卫星导航系统的联系，在不影响我们系统独立自主的前提下，尽量做到各系统兼容与互操作，让我们的用户机既可以接受北斗的信号，又能接受GPS的信号，还可接受其它信号，多模多频综合利用，自动优化组合使用，当天上下来的信号越来越多时，全球卫星导航系统的定位精度就越高，可用性就越好。

未来的卫星导航产业一定是走向合作，走向互通与共享。中国希望通过与国际同行的合作实现共赢。中国卫星导航系统办公室也在积极推动跟美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略等卫星导航系统的合作，包括系统间的兼容与互操作。未来，如果其他的卫星导航系统出现问题的时候，我们要能自主独立、安全可控，保持完好的系统来提供及时准确的服务，提供信息获取和传递。

黄晓艳：请展望一下北斗未来的应用前景。

孙家栋：可以说，我自己参加、亲历、见证了中国航天事业从起步到目前为止的全部过程。与航天打了一辈子交道，我对航天自然会有着与他人不一样的特殊感情。所以直到现在，每一次北斗卫星的发射我都要到现场。

我们国家北斗应用的发展势头非常好，我现在主要做的一件事情就是跟大家一起推广北斗的应用成果。我曾经为住在同一个大院里的老年朋友做过航天科普，让他们亲身感受到卫星导航与我们生活息息相关的应用。我相信，北斗卫星导航未来结合移动通信、互联网等产业，可以实现从测绘、交通、农业、电力、通信等单一领域的应用到现代位置服务的跨越。我相信，再经过几年的努力，北斗将会和世界的其他几个系统一起，发挥各自的特点，共同为人类生活提供更完备时空信息的服务，给我们的生活带来新的变迁。这是非常鼓舞人心的机遇！当然实现这个过程充满挑战，会遇到各种困难，但每当我看到企业界和社会各界对北斗产业的孜孜追求和不懈努力，每当我想到世界上的全球卫星导航系统会因为北斗的加入而更加精彩，我不仅非常乐观，而且满怀期望。

（黄晓艳：本刊特约撰稿人）