【大家】孙家栋——老骥伏枥布北斗
卫星与网络
（原文刊登于《卫星与网络》杂志2013年6月）
斗转星移定乾坤，惊心动魄雷声滚，
坐镇卫星发射场，北斗普照投营运。
卫星导航是一个国家科学技术水平、综合国力的标志。
孙家栋是中国北斗卫星导航工程总设计师。
中国北斗卫星导航系统（BDS——BeiDou Navigation Satellite System），是中国自主建设、独立运行，与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统。系统建成投入运营，可在全球范围内全天候、全天时，为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。系统由空间段、地面段和用户终端三部分组成。空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面操作控制站组成。用户终端由北斗用户终端以及与美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统、欧洲伽利略系统等其他卫星导航系统兼容的终端组成。
在孙家栋的具体组织下，中国用了短短5年时间便将16颗卫星布在太空。仅在2012年一年里就连续实施了4次发射，成功将6颗北斗卫星布于太空，并正式开通亚太地区运营。孙家栋为北斗工程近百次出入发射场，成功背后险象连环，满是艰辛。在茫茫太空寻找丢失的卫星，在乌云翻滚、电闪雷鸣的间隙中发射北斗卫星，那种场面绝对惊心动魄。
一、卫星定位
早在上世纪90年代初，孙家栋就意识到国家发展卫星导航定位系统的重要性，他与时任国防科工委副主任沈荣骏中将探讨这一问题时，两人竟不谋而合都正在思考着这个对国家安危具有重要意义的课题。他们二位认为，一个国家只有拥有自主知识产权、独立自主控制的卫星导航定位系统，才能保障国家安全。为此，沈荣骏与孙家栋就联名致信中央军委委员、总装备部时任部长曹刚川，表达了这个想法。沈荣骏与孙家栋的建议在当时的学术界引起许多意见和争议。随着论证的深入，争议的焦点也逐步明确，为工程实施起到了积极作用。
1994年12月，孙家栋被任命为“北斗导航试验卫星”工程总设计师，系统的研制、建设全面启动。2000年随着第一步计划的顺利完成，工程由第一步的试验阶段正式转入第二步应用实施阶段。2004年5月，孙家栋被正式任命为“北斗第二代导航卫星”工程总设计师。孙家栋指出：“全球卫星导航系统已成为经济社会不可或缺的空间信息基础设施，它将惠及人类生活和经济发展。”
二、惊心动魄
北斗卫星的每次发射都牵动着总设计师孙家栋的心。每一次重大节点跨越的历程都有无数的艰难险阻，每一次成功的背后都会出现惊心动魄的历练。这一次次艰难险阻和惊心动魄降临都难以预料，都在增加孙家栋这位总设计师肩上的责任。
2007年2月3日子夜，坐落在发射台上的长征三号甲运载火箭、火箭顶端的第四颗北斗导航试验卫星以及一直延伸到太平洋的测量控制系统全部进入发射前的紧张状态。孙家栋却异常沉稳，因为火箭起飞前地面所有重要的技术状态检测结果和疑点都悉数在他心中。
零时28分，火箭托举着卫星起飞了。
约24分钟后，星箭分离，西安卫星测控中心传来的数据表明，卫星准确进入预定轨道。
但是，当人们还未从发射成功喜悦中平静下来的时候，西安卫星测控中心技术人员分析测量数据发现，卫星发射入轨后不久，卫星上的太阳能帆板出现故障，造成卫星失去控制，卫星消失在茫茫太空之中。此时卫星所处太空环境温度在零下约100度左右，没有电能，卫星内部的加热设备不能正常工作，卫星内部不能维持必要的环境温度，卫星极有可能会被冻坏，失去动力的卫星能否经受住复杂而恶劣的太空环境考验！
孙家栋的大脑神经一下子紧张起来，他立即召集科研人员分析研究，随即按照讨论的决策着手地面模拟试验。
科研人员计算推断，卫星按照目前的巡航状态，大约10天左右时能够使已经展开的太阳能帆板具有一定的太阳光入射角，卫星若能利用这点太阳光入射角获得一定能量，地面便有可能接收到卫星上发来非常有价值的遥测数据，这样便可以根据实测数据模拟卫星在轨状态，准确制定卫星抢修和恢复方案。
时间在人们焦急等待中一天天过去，奇迹在此时发生了！远望号测量船在严密监测中。
率先接收到卫星传来的遥测信号，接着，有关测控站也相继收到卫星的遥测数据。与人们捉迷藏似的消失了十几天的卫星，重新回到科研人员的掌控之中。此时正值除夕，孙家栋率领科研人员顾不得春节假日，很快根据卫星的实测数据制定出抢修实施方案。最终避免了卫星坠入大气层的危险，排除故障，顺利转入在轨长期管理。
为了工程按计划实施，为了系统间互相不拖后腿，不影响工程整体进度，孙家栋倾注的心血令所有工程参与者有目共瞩，令航天界数十万科技工作者钦佩。在担任北斗导航卫星工程总设计师的18年中：陈旧性腰肌劳损屡屡犯病，剧烈的疼痛常常让他步履艰难；大脑供血不足毛病每当疲劳至极便会发生头晕目眩，那种天旋地转的感觉让他难以忍受；皮肤瘙痒症令他不思饮食、夜不能寐，被紧急送往医院后使用激素控制了病情，拔掉输液针头从医院急忙赶往飞机场飞向西昌卫星发射场……这之中的辛酸苦辣孙家栋内心清楚，周围的同志们更清楚。但每每谈到这些，他说更多的却是对同志们的感谢、赞赏和鼓励，表现出的却多是疑难问题得到解决的兴奋和发射成功的喜悦。
孙家栋担任中国北斗导航卫星工程总设计师以来，在西昌发射现场组织指挥了14次北斗卫星发射，每次发射至少要亲临西昌卫星发射现场两次。作为北斗导航卫星工程运载火箭、卫星、发射场、测控通信、地面应用五大系统总总师，每当大的工程计划实施中大的节点，他都会亲临现场，仅单纯前往西昌指挥卫星发射的飞翔就超过100次。如果西昌机场举办年龄最大、进出最多评选活动，孙家栋绝对可被评为第一名！
三、坐镇发射
2011年12月27日，北斗卫星导航办公室正式宣布向用户提供试运行。自此，北斗卫星导航系统建设即转入与应用推广并举的新阶段。并且逐步展开交通运输、气象、渔业、林业、电信、水利、测绘等应用领域的试运营。
孙家栋此时抽出大量时间，有针对性地前往一些使用北斗导航卫星的单位和企业调研。调研结果增强了他对整个工程正确性的信心，也更加增添了对后续发射成败的压力。他深知，即将发射升空的第16颗北斗导航卫星的成功对提升系统服务性能，扩大服务区域非常关键。这次发射也关系到中国自主设计、研发、空间布网、地面运营管理的阶段性检验，发射成功，将会顺利实现导航卫星向亚太大部分地区提供正式服务。
2012年10月25日，西昌卫星发射中心正在按计划实施北斗导航卫星发射任务。
这是2012年中国北斗导航卫星的第四次发射，也是西昌一年内连续发射的第六颗北斗导航卫星，孙家栋这位83岁的科技老人，9个月内为了卫星发射任务，已经7次进出西昌卫星发射中心。
22点33分，西昌卫星发射中心指挥控制大厅内发出震撼有力的声音：“各号注意，1小时准备！”
孙家栋查看完有关系统工作状态后，又一次神情专注地坐在了指挥位置。他身穿紫红色鸡心领羊绒衫、外套黑色夹克休闲衣，胸前挂着天蓝色挂带的发射任务通行证，他深邃沉稳的目光凝视着正前方的三块大型电子显示屏幕，三块屏幕上显示着不断变换的数据和画面，为发射指挥决策人员实时提供着各类信息。
一片宁静中传出“5分钟准备”的响亮指挥号令。
孙家栋听到这个号令后，身子为之一振，由于连日奔波而疲惫的腰板不由自主地挺直，他双手习惯性交叉紧握在一起，胳膊肘支撑在面前的指挥桌上，全神贯注地等待火箭点火的那一刻。
“10-9-8-7-6-5-4-3-2-1！”
发射倒计时的号令逐秒递减声由发射场灌入西昌指挥控制室，灌入西安卫星测控中心，灌入北京指挥控制中心，灌入太平洋等待接收数据对卫星实施控制的远望号航天测量船所有参加发射试验任务的每个人的耳膜。
每一秒的递减都使每一个人的心脏跳动凝聚在火箭发射升空的那一刻。
孙家栋交叉的双手松开又抱拳。虽然他经历过中国上百次航天发射的时刻，但从未轻松过——因为这一刻凝聚着太多人的心血，承担着太艰巨的重任，寄托着太神圣的使命，完成着国家太伟大的战略！
23时33分，一声“点火！”号令响彻指挥大厅，响彻发射场，同样一直响彻到西安卫星测控中心，响彻到北京指挥控制中心，响彻到远在太平洋海域的远望号远洋航天测量船。
孙家栋屏住呼吸，看着六台火箭喷口喷出了猛烈的火焰，随着震耳欲聋的呼啸声，火箭离开发射台笔直地向空中冲刺，孙家栋的呼吸随着火箭的呼啸紧张而急促。此刻点火起飞的长征三号丙运载火箭是短短四年间的第十次飞行，也是长征三号丙运载火箭第六次运载北斗导航卫星的实时飞行。
漆黑而宁静的发射场上空，6台火箭发动机同时喷吐产生出450吨巨大推力的火焰，场面如此壮观，呼啸声震耳欲聋。孙家栋心里仍然在默默地计算：运载火箭和卫星由几十万个零部件制造组装，发射场全体参试人员精心调试、精心操作将火箭测试合格，吊装对接在发射台上，将合格的五种推进剂、三种特殊压缩气体加注到火箭“体内”……千军万马一枚箭，众志成城一颗星，这么长时间的精心准备就是为了这屈指可数的26分钟。从发射程序的技术设定来讲，火箭起飞离开发射台那一刻为倒计时与正计时的0点，此时火箭正在精准地按照理论设定的时序一秒、两秒、三秒、四秒、五秒、六秒……向太空飞行。火箭随着每秒一吨多燃料的消耗、箭体逐级分离脱落减轻自身重量、空中大气摩擦力减弱产生加速度，在短短20多分钟内达到冲出地球大气层，以每秒7．9公里的第一宇宙速度加速再加速。但孙家栋大脑里储存的数据却随着火箭到达预定轨道的飞行时序仍然倒计时递减。
火箭起飞至1574.866时，指挥控制大厅的调度扬声器里传出“星箭分离，卫星已成功进入预定转移轨道，此次发射获得圆满成功”！
孙家栋情不自禁地从坐席上起身，与所有参试人员一起热烈鼓掌。卫星发射成功之刻是指挥控制大厅最热闹、最风光之时，相机快门咔咔响，闪光灯亮光划过，记者采访忙做一团，大家情绪高涨地邀请孙家栋与他们一起在“祝贺第16颗北斗导航卫星成功”的字幕下合影留念。随即，淡定、低调的孙家栋趁大家不注意，向紧随身边的秘书李钢送去眼神，默默从大厅的旁门悄悄离开指挥控制大厅。
发射前一环扣一环的高度紧张，火箭起飞后一秒一秒递减26分钟的漫长时光，卫星准确进入预定轨道的初战告捷使孙家栋悬着的心暂时有了着落，但极度的疲惫袭来令孙家栋浑身散架一般。
第二天一早，孙家栋将要飞往西安卫星测控中心，他要在另一个现场与那里的技术人员一起，对远在36000公里外的卫星实施一系列的卫星飞行轨道测量、计算，发出卫星上发动机点火指令，接收卫星轨道变化后的准确轨道数据，判断变轨后卫星的工作状况。随后，还要对轨道运行的卫星各系统进行在轨测试……
孙家栋的大脑跳跃性地沉静在科学的思维、细致的计划、严格的安排、准确的程序之中。
四、宏图告成
2012年10月26日清晨，天还没亮，孙家栋便来到西昌青山机场，停靠在停机坪的发射任务专用飞机的发动机已经隆隆转动，孙家栋一行登上飞机、舱门关闭后，连日来的紧张和疲惫让孙家栋又进入朦胧状态。当他乘坐的飞机徐徐降落在西安机场触地的一刹那，孙家栋的大脑顿时清醒，他的思维从卫星发射入轨已经转移到对轨道卫星实施控制的另一个范畴。自该日凌晨发射的北斗导航卫星进入轨道后，仅仅过去10个小时，孙家栋便步入西安卫星测控中心的指挥控制大厅。他的目光又凝视在大屏幕显示着远在36000公里之遥的卫星运行轨迹上。
西安卫星测控中心的科技人员对孙家栋等领导进行了简短汇报：针对这次卫星测控技术状态的新变化和复杂的控制过程等特点，西安卫星测控中心采用了创新任务组织指挥模式，对变轨控制和姿态控制等计算方案进行了设计改进，进一步优化了卫星变轨的新方案。火箭点火飞行后，西安卫星测控中心及所属测控站随即展开接力式跟踪测量控制。星箭分离后，测控中心在第一时间精确计算出了卫星轨道，卫星成功入轨。接着，孙家栋参加指挥了对卫星的各项控制操作，卫星按照预定方案准确进入地球准同步轨道。
2012年10月30日，西安卫星测控中心对空中运行的北斗二号第16颗导航卫星实施四次远地点变轨和两个批次定点捕获，于11时41分成功定点于东经80.3度赤道上空。之后，卫星开始对卫星上各个分系统、子系统进行检查测试。孙家栋高兴地离开西安，随着飞机从西安机场起飞的那一刻，他的大脑思维又转向北斗导航卫星工程的整体运营服务。
孙家栋五个月前在广州召开的第三届中国卫星导航学术年会上曾经讲到：“卫星导航应用经历了从广度深度发展，到效用价值的提升，十几年来改变着人们的生活方式。互联网信息文明和现代商业模式的快速发展，推动着社会经济形态和信息产业的变革，也为卫星导航的应用创新提供了各种可能。北斗系统独立兼容体制，定位通信一体，独具特色的增强，建用相依的政策，将迎来最好的应用产业发展期。希望有志于卫星导航事业的各界人士，充分利用年会平台，交流卫星导航新理论、新方法和新技术，探讨惠及人类生活福祉和经济发展的应用途径，推动北斗走向应用，促进全球卫星导航系统的发展。”
卫星上天，开通应用，皆大欢喜，但如何真正应用于广大用户，如何真正展开服务、创造效益，则成为孙家栋亟待解决的心结，随着工程阶段性重点转移，他的重心也在转移。
孙家栋认为，任何国家性的工程都离不开政府的扶持和政策支持，交通运输部制定的强制性措施，为北斗区域性导航系统投入使用后营造了良好开端，这必将有效推进系统的应用，也必将以点带面、加速推广，必将更快、更好、最大限度发挥系统的经济效益。
如今，已经84岁的孙家栋，仍然是会议不断，事务繁多，航天战略发展的研究，应用卫星的发展方向，航天发展对国家科技发展的牵引带动，多项重大科学技术评审，人才培养建设……许多问题都请他亲临现场，坐镇决策、指导。孙家栋每天要做的事情实在是太多了，孙家栋如同挂在太空中造福人类的人造卫星一般，不停地运转、不停地向地球接收和输送着信号、不停地默默为人类做奉献。他依然按照自己的习惯周到细致、严肃认真、不知疲倦、勤奋地拼搏着。依然在中国从航天大国走向航天强国的道路上继续着自己为之奋斗的传奇追求。