卫星对于大多数普通中国人来说充满神秘感。从当初的“最高机密”，到今日面向民用进行市场推广，北斗卫星导航系统工程已经走过了二十多年的发展历程，体现了中国航天科技事业的艰辛与荣耀。

　　近日，《高科技与产业化》记者专访了北斗计划最初的参与者、北斗卫星导航系统工程总设计师、被誉为中国“卫星之父”的科学家孙家栋院士。围绕这个宏大的航天计划，这位精神矍铄，思维清晰的八旬老者，作为亲历者、见证人向我们讲述了北斗系统建设的发展历程，解析了它在军事和民用领域的应用价值，以及它将面对的美好又颇具挑战的前景。

　　本刊记者：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，它是否实现了当初的预期？

　　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。大家都知道，航天工程的难度很大，虽然我国早就对卫星定位和导航技术有需求，但对卫星导航研究基础薄弱，特别是上世纪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。所以我们第一步就搞了返回式卫星，获取遥感数据并开展应用。紧接着就是搞通信卫星，解决了国家最急需的通信需求问题。一直到上世纪80年代后期，国家经济和航天技术都发展到一定程度，我们才开始有能力去发展导航系统。

　　1990年代，国家提出了载人航天的要求，并于1992年正式启动中国载人航天计划。随着我国第一名航天员杨利伟于2003年10月16日从太空安全返回，中国载人航天工程实现了历史性的突破。载人航天需要依靠国家力量来实现，需要各行各业的大力协同，中国载人航天计划任务的完成，使得我国航天技术水平、可靠性水平、质量保证水平都得到了验证，充分展示出国家的航天科技、生产技术、人才力量以及综合国力的提升。

　　航天计划的又一个重大领域就是深空探测。2004年2月25日，绕月探测工程正式实施，它又叫作“嫦娥工程”，拉开了中国深空探测的帷幕。这些具有里程碑意义的工程，每一步都为航天事业的长远发展取得了关键性突破，奠定了坚实的基础。当然，深空探测真正能给人类提供服务、创造经济价值，还需要有一个过程，还有很长的路要走。

　　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。北斗导航卫星是多星组网、天地互联，工程非常浩大，要建立天地统一的时间、空间标准体系，要有牢固的科技水平支撑，经费比载人航天的投资还要大，导航人才队伍也得有一个培育的过程。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。

　　当时，中国刚改革开放不久，经济实力不够。中国科学家陈芳允先生提出了“双星定位”的建议，只要利用两颗卫星就可以完成最基本的定位功能，解决地面定位问题。由于北斗系统的奠基理论为“双星定位”，那么地面上的第三个点就需要有精确的地面高程，即地面高度分布的精确数据。这个高程数据是一个极为庞大的数字化工程。好在我们国家有30多年来的海量测绘资料，结合测绘资料信息，通过信息传输，这样高程和最终定位的位置就都有了。陈芳允先生提出的“双星定位”方案获得了各方的认可。于是，在北京一间狭小的办公室里，北斗计划第一步的研究实验悄然开始。参与研发的团队列出了17项重大原始试验专项，目的是搞清中国在搞卫星导航方面必须解决的关键技术，同时，全面推动人才队伍的培养建设，解决人才匮乏的问题。

　　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统。

　　当时，围绕着是一次性全球组网还是区域组网的问题。专家们反复研讨，大家认为：建立卫星导航系统，本身就是投资大又风险高的事，我国的航天事业比国外的经验少，国内资金、人才等基础也很薄弱，很难一步到位。所以，我们从中长期发展着眼，采取谨慎的态度，既要能满足起码十年之内的国家经济建设和国家安全的需要，同时还得是稳妥、坚实地向前发展，最后选择区域性组网。搞区域性组网所需的卫星的数量比较少，这样就可以集中精力先实现对我国及周边地区的服务，可以摸索更好的经验来推动事业的发展，在这个基础上再向全球铺开。我们总共发射了16颗卫星，并于2012年12月27日正式宣布区域性组网的北斗卫星导航系统提供运行服务。

　　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。可以这样说，区域运行一次性达到了当时设计的性能指标要求和服务标准水平。不间断的观测统计数据显示，精度在不断地提高，北斗的信号和服务的可用性、完好性、连续性完全能满足使用需求；从卫星寿命来看，我们管理得比较好，到2020年，现有的区域组网的星座再工作6~8年没有问题。随着空间基础设施对地面的应用服务越来越多，从宣布为用户提供服务时起，就要绝对对用户负责，就要在为用户服务的过程中不断完善，保持应用的安全可靠。为了保证北斗系统连续、稳定、安全、可靠地运行，我们向国家申请了备份卫星，正在研制生产，以发射北斗组网备份卫星的措施来保证组网卫星系统的运行完好，来提高系统的精度和稳定性，保证这个系统能连续地对地面提供服务，更好地为用户服务。

　　本刊记者：按照北斗系统“三步走”的发展战略，将于2020年形成全球覆盖。目前北斗系统在实现全球覆盖方面有何进展？请谈谈您个人的思考和建议。

　　孙家栋：随着国家经济实力的逐渐雄厚，建立自己的全球卫星导航系统是大势所趋。按照中国卫星导航系统建设的总体部署，到2020年，北斗导航系统将有35颗卫星在太空中组网运行，北斗信号将覆盖全球，届时可为全球提供导航定位服务。

　　我国的北斗系统已在测绘、电力、水利、交通运输、电信、地质勘探和国家安全等诸多领域开始逐步发挥重要作用。到2020年，北斗卫星的用户会越来越多。北斗“第三步”工程已经起步，总体方案工作就要完成了，35颗卫星组网这样复杂的系统工程即将开始。在面向全球的同时，还得保持区域性系统覆盖服务功能的连续性，更要让用户满意，将在长期、连续、稳定上下功夫，要继续发射卫星提高星座的稳定性，还要进一步加强地面系统的建设管理，让北斗卫星导航信号分分秒秒都连续可靠。

　　在“第三步”工程，我们会实现更好的服务内容和服务标准，并保持“第二步”里的所有服务内容。现在的系统虽然质量很好、很可靠，但要想由区域性服务扩展到全球服务，系统自然要升级。为了把这个网搞得更好，国家已开始进行北斗卫星导航系统全球组网的开发，我们准备先发射几颗卫星上天，预计从2015年开始发射，组成一个小网，将关键技术及组网可能出现的问题研究清楚。到2020年，北斗卫星导航系统除了提供覆盖全球的高精度、高可靠的定位、导航和授时服务外，同样还兼具短报文通信能力。

　　本刊记者：您认为国家对北斗应用的重视表现在哪些方面？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：我们国家对空间、时空信息系统非常重视。人类的活动自古以来就与时空信息息息相关。早年的时间位置需求并不高，只要求一个大概齐，比如说，“往东边走”，“一袋烟的工夫”，“一顿饭的时间”等等。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。这几十年来，航天事业的发展成果主要表现在实现从空间向地面传递各种信息，为国家经济社会服务，为老百姓服务，这是我们的目的。

　　现在来讲，通信、遥感、导航都是提供信息，信息落地以后还需要二次开发。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，包括导航系统的应用产品质量如何，商业应用上是否方便可靠，价格是否更具竞争力等。现在我感觉，随着导航信息的逐步落地，大家都认识、意识到了这点。但我也有自己的担心，国家各个独立的信息源对我们经济建设的贡献很大，但在发展的过程中，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。每个专业发展方向的利益不可回避，但融合发展是个方向，也一定要有这个发展过程，尽管在发展过程中会有部分取得更大的发展，也会有部分被淘汰出局，这是残酷的现实。现在我们要做的就是要尽量缩短这个过程，尽量少付出代价，争取把事情做得更好。我们要想尽一切办法，要创新、要发展，就像今年第五届中国卫星导航学术年会提出的主题：“北斗应用——创新、融合、共享”。只有这样，事业才能真正发展，也对大家都有好处。这个过程是我们回避不了的。国家有政策，有关部门在做，市场也在行动，但真正推动北斗产业发展，还要靠方方面面共同努力，把创新做到，把融合做好，把共享做足。

　　本刊记者：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，上面我讲到过，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。其他的卫星导航系统只能告诉你什么时间、在什么地方，北斗既能知道“我在哪里”，还能知道“你在哪里”。如果渔民在海上遇到风暴，只要按一个键，通过船载设备就能实现自主定位，发出求救信号，岸上的人通过监控就知道渔船在哪里。还有在汶川地震的时候，所有通信都断了，救援队就依靠北斗的这个功能进行救援。

　　本刊记者：美国的GPS起步早，已经在中国市场占据了相当大的份额。随着北斗应用的普及，给我国的卫星导航产业带来了难得的发展机遇。您个人怎样看待北斗和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。对其他国家来说，先有这个东西就可以先用，还是有好处的。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。

　　卫星导航是国家重要的基础设施，对国家安全和经济建设的贡献巨大。像中国这么大的一个国家，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；在本国的市场上，要占有一定的份额。现在重要的是，要有一个独立自主办好这件事情的能力，独立自主发展就要有国家的支持，我们要搞好北斗系统，培育好国内的市场。

　　预计到2020年，全球卫星导航的直接产值可达4千亿～5千亿美元，其他间接效益就更大了。在这样大的前景下，中国的市场很大，还远远没有充分开发。信息时代的科技创新、应用创新具有颠覆性的特点，而融合创新、共享创新是重点方向，也是解决现实紧迫问题的方式，这里面有很多大课题可以做，我国北斗产业发展空间很大，也很广阔。我们要以为经济社会创造价值为目的来发展自己的导航事业，要完善相关应用产业的支撑、推广保障体系，促进我国卫星导航产业链乃至更大产业生态系统的形成，以此来推动卫星导航在国民经济各行业和社会大众领域的广泛应用。

　　美国的GPS在市场上有如此大的份额，中国北斗的发展态势很强劲，其他卫星导航系统也在大力发展应用产业，我看这对全球卫星导航领域的繁荣是件好事。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，还可接受格洛纳斯、伽利略的信号，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，并提供信息获取和传递。

　　本刊记者：您一直活跃在我国航天技术的前沿领域，一路走来，您对我国卫星导航事业，对北斗一定有和别人不一样的感情。展望一下北斗未来的应用前景吧。

　　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。

　　让我感触最深的就是，几十年前，社会对航天人和航天科研工作并不很了解，那时我们航天人几乎天天加班加点，周未基本没有休息过，我的邻居都不知道我是干什么的，甚至包括朋友、同学、家人，直到国家开始对卫星发射过程进行报道之后才知晓了一些。

　　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。谢谢你们的采访。