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这一回，轮到美国坐不住了。虽然美国爱背偶像包袱，但这回他们还是追着我们求最新数据，就差直接张口讨月壤了。

说起探索宇宙，我们并非一蹴而就，而是经过了艰苦卓绝的努力。

当然，我们的每一次进步，都备受美国关注。

2020年6月23日9时43分，北斗三号“压轴之星”、“收官之星”发射成功，中国北斗全球导航系统正式组网。

北斗组网的消息刚一发出，就引起了美国的恐惧。

7月1日，美国外交学者称：北斗是中国军事力量的倍增器。

8月，美国新闻业巨头彭博新闻社就发出警告：GPS小心点，中国的系统来了！

恐惧情绪不断发酵。

全球证券和投资银行杰富瑞集团也警告GPS：将面临真正的竞争。

它甚至说，与美国GPS、俄罗斯格洛纳斯相比，北斗更先进、更精确、更尖端。

美国的担心不无道理。中国北斗问世之后，发展实在太快了。

今年11月，中国交通部表示，700万辆运营车辆安装北斗导航系统，占运营车辆总数的96%。

中国国内，超过70%的智能手机支持北斗系统；国外，北斗导航系统销往全球120多个国家和地区。

“北斗完全取代GPS，这一天不会太遥远！”北斗三号系统卫星总师林宝军说。

林宝军之所以有信心用北斗替代GPS，得益于北斗卫星的快速组网。

而北斗卫星之所以能快速组网，上面级是幕后功臣。

不过，很少有人知道，30年前，中国没有上面级，没有能力编织卫星天网，曾受尽外国欺辱。

01

众所周知，全球导航系统中，GPS最为知名。

2019年，GPS的中国手机用户约有八亿人。涉及定位，国人也更习惯说“GPS一下”。

但是我们没有自己的导航系统，曾受人钳制，被重重地打过一个耳光。

1993年7月7日，美国声称得到可靠情报，指控中国”银河号”货轮向伊朗运输制造化学武器的原料。

他们强行扣留了银河号，要求登船检查。

然而，根据国际海洋公约规定，在公海上，一国商船就是一国的领土，强行登船，等于侵略！

中美交涉的十几天里，“银河号”上的淡水和食物消耗殆尽。

船员们虽然没有食物和水，却还是死守船只，拒绝美军登船。

对峙了半个月后，我国最高领导人亲自出面担保和协调，希望两国化解误会。

美国不给面子，坚称船上有违禁品。

为了保护中国船员的安全，八月底，中国同意美国检查运往伊朗的货箱。但是美国翻遍了箱子，也没找到所谓的化学危险品。

美国仍不死心，他们声称：所检查的部分货物不能代表全船货物，应该打开所有箱子，查到美国满意为止。

美国利用GPS，快速派出军舰、飞机包围银河号。中国当时的机动性不如美国，只得同意美国二次检查。

“银河号”事件让国人感到耻辱。

结果，因为缺乏过硬的定位导航技术，“银河号”在公海上漂泊了33天；也是因为缺乏自己的定位导航技术，美国登船后态度蛮横，拒不道歉。

研发不出定位导航技术，还可能带来更大的安全隐患。伊拉克就是一个鲜活的案例。

2003年3月20日，美国挑起伊拉克战争，用GPS欺负伊拉克。

当时，美国动用177颗卫星，其中97颗军事卫星，80颗民用卫星，编织起一张天网。美国几乎做到了指哪打哪。

驻伊拉克战地记者记录说，当时每一户伊拉克人都有亲人被炸死。

伊拉克没有自己的导航系统，根本防不住美军的行动，他们根本不知道美国的导弹从哪里飞来。

伊拉克战争让中国和欧洲忧心，没有导航系统，会不会成为第二个伊拉克？

欧洲赶紧向中国示意，让中国投资他们的伽利略导航系统。

当时说好中国支付2.3亿欧元，拿伽利略20%的所有权，100%的使用权。

中方很有诚意，把第一笔钱——7000万欧元很快汇到欧洲。

然而，欧洲刚拿上钱就翻脸。

他们一再降低先前承诺中国的待遇，甚至低于日本、印度等不投钱的国家。

面对中国的抗议，欧洲耍无赖：中国一旦停止投资，就算违约，之前的钱款别想拿回去。

中国不堪屈辱，转身离开。

想打破巨人的封锁，只有自己成为巨人。“伽利略”事件激发了中国航天人的斗志。

即使不依靠任何外国力量，2007年4月14日，北斗二号M1卫星还是发射成功了。

M1率先抢占了卫星频率，却惹怒了欧洲人。

中国的底子比欧洲薄，北斗起步晚于伽利略，中间还被他们敲了竹杠，但北斗愣是跑赢了伽利略。

欧洲人面子挂不住，他们跑来中国“理论”。

实际上欧洲不是来理论的，是来搞二次讹诈的。他们要求中国北斗给伽利略腾地方，让出空间频率。

面对咄咄逼人的欧洲人，只有北斗尽快组网，才能彻底击垮对方。

但国内一枚火箭运载一颗卫星的效率显然不够支持卫星快速组网。

02

怎样能让北斗卫星快速、准确地组网呢？

共和国勋章获得者、中国航天的“大总师”孙家栋院士最早提出研发上面级。

简单来说，上面级是安装在火箭上、用来运载卫星的工具。

传统的火箭运载能力有限，它将卫星送到绕地飞行的中间轨道后，卫星需要自带燃料“自驾出行”，独立完成多次变轨。

然而，卫星“自驾”耗时较长，需要几天时间，不仅折损卫星使用寿命，卫星在变轨过程中还可能迷路。

有了上面级后，上面级可以同卫星一起进入转移轨道。

它脱离火箭后，可以多次点火，灵活调整方向，同时输送多颗卫星到岗。

上面级自带燃料，能给卫星“减负”，它还消除了卫星“徒步”走失的可能性，让卫星的到岗时间从几天缩短为几个小时，因此它被形象地称作“太空摆渡车”、“卫星快递”。

尽管上面级有诸多好处，但研发难度非常大。

上面级的运行环境特殊，运行路线长、动力系统复杂，世界上只有美国和苏联造出来过。

1957年10 月4 日，苏联率先把第一颗人造地球卫星送入太空。时任苏共中央第一书记的赫鲁晓夫和小儿子谢尔盖一同分享着超越美国的快乐。

但是他俩没想到，苏联卫星一上天，美国不仅在研发卫星，还想研制能快速发射卫星的工具——上面级。

1958年，美国通用动力公司康维尔分公司启动上面级研究。克拉夫特·阿诺德·埃里克任上面级项目工程师。

埃里克引用希腊神话中半人半马的怪物，将之命名为Centaur，中文意思是半人马座。

半人马的下半身是马身，代表Atlas运载火箭强壮有力；

他的上半身是人形，手持弓箭，意味着上面级作为火箭和卫星之间的中介推动工具，助力卫星的发射。

经过三年的调整，美国原计划在1961年1月使用半人马座上面级。

但是半人马座的技术问题实在太多了。

它的贮箱体积、燃料蒸发，隔热性能等缺陷一直得不到妥善的解决，研制过程中，它的试验台还爆炸了。

发射计划一拖再拖，一直拖到第二年的五月。

1962年5月8日，半人马座-A首次发射，然而，点火后的第54秒，半人马座在空中燃烧起来。

压力撕裂了半人马座上的一块隔热板，燃料一接触大气，瞬间燃烧，火焰接连吞没卫星、火箭。

第一次发射就星箭俱毁，这个结果让美国“现代航天之父”冯·布劳恩恼火。布劳恩认为上面级是冒进、烧钱、耗时还不出成绩的项目。

“你们必须现在立即停掉半人马项目！”他拍着桌子咆哮道。

但是冯·布劳恩一定没想到，他发火后，半人马座又发射了两次，也因为各种故障失败了。

在这种情况下，美国国家航空航天局NASA仍坚持做上面级，为此换上在NASA工作了30年的铁腕领导希尔斯坦跟进项目。

希尔斯坦接手后，亲力亲为地盯项目进度，他感到很吃力，暗地里加派了科研人员，将队伍扩充到40多人。

尽管如此，希尔斯坦还是意识到项目的难度。上面级绝不是短平快项目，研发不出来又不好交代。

上面级项目让NASA公认的铁腕也露怯了。

为了降低民众和国家的期望值，希尔斯坦对外声称半人马座已经失败过8次，很可能继续失败，实在不行就砍掉这个项目。

同时他又狡猾地主动请示上峰，可以削减上面级的预算，节省费用。

希尔斯坦把手上这一期的研发预算削减至3.5亿美元，这意味着之前美国在半人马座项目上每期至少投入3.5亿美元。

烧钱、爆炸、争执、换将……在立项后的第6年才成功发射，但是，它在太空里仍没能实现二次点火。

美国半人马座上面级几度难产。

在美国半人马座立项后第51年，发射成功后的第45年，中国才启动上面级研发项目。

不过，当2009年中国上面级立项时，根本拿不到有价值的资料。

美国把上面级的核心技术捂得很严实。而俄罗斯虽然有微风等上面级，但它更加神秘，就连具体的研发时间和型号都很难获得。

国外没参考，国内零经验，即使中国有意研发，该从哪里着手呢？

03

立项前，中国运载火箭总设计师龙乐豪院士为上面级命名“远征”，他希望“远征”能接力长征火箭，直接送卫星入轨。

万事开头难，中国的上面级从0到1，难度可想而知。

2009年，远征一号和远征二号同时立项。时间短，任务重，同时研发岂不难上加难？

“当时接到了这个型号任务，只想着怎么尽快开展工作。”

长三甲系列运载火箭副总设计师叶成敏来不及考虑个人仕途，接下这个任务。

项目开始了，可连人马也没有。叶成敏只能从别的部门抽调人员。他选了17个精锐人员，一行18人全身心扑在研发上。

“事情千头万绪，每天想的都是要解决尽可能多的问题。”

但是现实很残酷，没有技术，没有参考资料，没有经验，一切都是从零开始。他们只能试着从原理上进行演绎和推论。

“我们通过不断地争论、研讨，为什么火箭这样做、卫星那样做，从而推导出上面级应该怎么做。”

远征一号的问题没解决，还得操心“远征二号”。

为了给“远征二号”争取更多研发时间，上面级团队在构思阶段就花费了很大的心血。

团队决定在远征一号上尽可能突破所有的基础技术难点，让“二号”主要负责技术升级的任务。

这种规划意味着团队从一开始就承担上最重的压力。

“我们不怕工作量大，只怕方向不对”，远征一号上面级型号办副主任肖泽宁说。他们做了海量的空间环境数据分析，并开展了千余项地面试验。

工作量具体大到什么程度呢？

仅上面级的一项发动机技术——泵压式发动机，就动用中国航天科技集团六院共11个研究所的全部科研力量。

大家每天工作十三四个小时，干了整整一年。

工作人员把单位当家，一年中的大半时间都住在发射场。好几个月不着家，自己家的孩子都不认识父母了。

长三甲型号办副主任的覃艺7个月没回家，有一次他深夜回到北京家中，1岁多的儿子已经睡着了。

他悄悄地在儿子身边躺下，结果儿子醒了，看见他这个陌生人，“哇”的一声大哭了起来，并用小手拼命驱赶覃艺。

“这一幕像烙印一样烙在了我的心里”，覃艺红着眼睛说。

叶成敏和妻子都是航天人，俩人常年泡在发射场赶进度、盯项目。他家的孩子自小学起就习惯了独自搭乘航班到发射场地探望父母。

“火箭女神”、现任长三甲总设计师姜杰工作繁忙，她每个月要在北京和西昌往返七八次。她觉得回家反而像是出差，每次都是匆匆忙忙的。

这样的航天故事还有很多。承担着重大科研项目，航天人身不由己。

2018年8月，上面级科研团队里的郭铭杰动了手术，9月初，队里缺人手，他伤口还没好利索就奔赴发射场，接过远征上面级的加注任务。

有的科研员攒了半辈子钱，终于凑足了北京买房的首付款，但他要和房产公司签订合同那天，接到一项突击性任务，他连夜赶到西昌。

任务结束后，他再回来北京看房子，结果房价又涨了，他的首付款比市价差了一大截。

当时几个年长的工程师们开解他说，个人虽然损失了几万、几十万，但是，避免了国家可能遭受的几百万、几千万甚至几个亿的损失。

尽管如此，买房这件大事还是在青年研究员里引发了争议。

高级工程师何兆伟说：“选择火箭事业就是选择牺牲奉献”，并以自己做例子。

他博士毕业后进入长三甲团队，而他很多同学进了央企、外企，工资比他高出好几倍。

一些同学随着公司上市实现了财务自由，每天活得悠闲自在。

他不是不羡慕，也不是没机会。

有些民营航天企业给何兆伟开出诱人条件：火箭技术科研骨干年薪百万。但他没同意。

不仅他不同意，他们团队的骨干没一个人点头跳槽。

总指挥岑拯说：“别看他们年轻，但他们既传承了红军长征精神，又传承了一代代航天人的航天精神。”

在数万航天人集体的努力下，2015年3月30日1点56分，远征一号把卫星成功送达轨道。

远征一号上面级成功，北斗开启了高密度组网之路。

2015年7月25日，上面级送第18、19颗北斗卫星入轨；2018年1月12日，第26、27颗卫星入轨；同年3月30日，第30、31颗卫星……“一箭双星”常态化。

依靠远征系列上面级，中国平均每月发射1.2颗北斗卫星，组网速度刷新了世界纪录。

2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星成功升空，55颗卫星织就起天网，中国受制于其他导航系统的历史彻底终结。

尾声

北斗系统是世界上第4个全球定位导航系统，国际上公认其超越俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略，媲美美国GPS的系统。

杰富瑞集团的分析师认为北斗卫星导航系统更好一些。因为北斗能提供的空间信号精度平均值为0.41米，优于GPS的0.5米。

在上面级的护航下，北斗已经让国人彻底摆脱外国定位系统的监视，无忧享受技术便利。

不仅如此，北斗迄今为止服务过非洲、东欧和东南亚等120多个国家，成为某些国家摆脱GPS钳制的最佳选择。

如今，科学家、工程师们开始将北斗系统用在港口和陆地测绘等基建项目上，也应用于出租车、卡车和渔船等民生行业中。

未来，上面级还将不断“远征”。

它将参与探月探空任务，服务于空间轨道任务，在新材料和新技术的空间验证任务中发挥自己的能量。

如今，我们已经实现“上九天揽月”的梦想，那我们是不是能很快看到月球上印下中国人自己的脚印呢？

最让我感动的是，不论远征系列上面级、北斗全球导航系统，还是如今的月球“挖土”技术，都是我们中国人靠自己的聪明才智，自强自立地拼出来的！