善始善终，北斗系统全球组网完成 | 科技袁人LITE

导读

2020年6月30日，北斗三号系统收官卫星有效载荷成功开通！之前袁老师带大家回顾过中国发展北斗系统的艰难历程（https://www.bilibili.com/video/BV1Xt411p7kG），历经26年，中国航天工作者们克服重重阻碍，终于实现了北斗卫星的全球组网！

这期节目袁老师将给大家讲讲前几天北斗收官之星推迟发射的技术原因，以及胖五复飞成功的背后，经历了怎样惊险的“归零”故事。

最后，虽然有点突然，但我们要告诉大家，这也是袁老师在B站的最后一期节目了，感谢大家一直以来的支持。接下去科技袁人的节目将在今日头条独家更新，并且会尝试更多新的内容形式，有兴趣的同学可以去关注。一路上我们结识了不少朋友，我们未来也会继续探索新的方式来做科普，希望以后有缘再见！

视频链接：                                                                         

https://www.bilibili.com/video/BV1jT4y1775A?from=search&seid=2831949943914493272

部分评论：                                                                         

mrman1984：

感谢袁老师让我把未知的未知变成已知的未知。科学的知识理念、思考框架和学习方法，也不应该只由特定渠道、特定群体的人掌握。我读初中时无意中在单位图书馆借回的《科幻世界》，给我打开了一扇通往全新未知世界的大门。也许某个在头条APP中无意点开袁老师视频的青年，亦会迎来其对自身和人类的全新思考。谁也说不准这里面有没有下一个钱学森、杨振宁、爱因斯坦呢？星星之火可以燎原，愿科学的这把火能够在头条越烧越旺，燃起更多理性思考的光芒。相濡以B站，还是相忘于头条，这都不重要，别忘了，我们的目标可是--星辰大海

魔幻蓝天47：

一个科普工作者去更大的平台去为更多的人做知识普及，我们应该支持，而且大众更需要被科普。

葑小菲：

啊……最后一期了。不舍是肯定的，但是正如老师说的一样，要永远保持对科学的兴趣，这也是这档节目的初心。所以不管在哪里，只要能够对中国的人民输出有效的知识，在哪里都可以！毕竟，平台之分不是国家之分呀感谢袁老师几年来的用心讲解！江湖路远，我们有缘再见！再来喊一次！造出可控核聚变！冲出地球！！我们的征途是星辰大海！！！

精彩呈现：                                                                         

2020年6月23日，北斗导航系统的最后一颗卫星在西昌发射成功，完成了全球组网。

北斗全球组网——夜空中最亮的星（http://www.cac.gov.cn/2020-06/24/c_1594560264311119.htm）

好事多磨。这颗卫星原定于6月16日上午发射，电视直播都准备好了。但到了16日清晨6点多，任务紧急推迟，放了好大一只鸽子。

咕咕咕

这是怎么回事呢？

原来是在15日的晚上8点多，在火箭开始加电测试后，发现第三级发动机的I分机中减压阀的压力数据出现异常，与正常数值差了一点几（北斗三号发射紧急叫停后，长三乙火箭这7天经历了什么？）。

操作人员进入火箭舱体检查减压阀，发现在壳体上有一个鸡爪形的细小裂纹。这把大家都惊出一身冷汗。

发射场的人迅速联系中国运载火箭技术研究院（也就是“一院”）在北京的同志，对同批次产品从设计到生产、检验进行全过程核查。同时紧急更换备份产品，并检查其工作状况是否满足要求。

临近12点，新更换的同批次产品经检测工作状态正常，具备实施任务的条件。现在请问，如果是你做主，你要不要继续发射呢？

答案是不能继续。这里有一个重要的概念，就是“归零”。大家在听航天新闻的时候，很可能听到过这个词。

归零是一种质量管理的方法。特别值得强调的是，这种方法是一个源自中国的国际标准（解读｜我国“航天质量问题归零管理”成国际标准）。

2012年，中国航天标准化与产品保证研究院向国际标准化组织ISO递交了“航天质量问题归零管理”的标准提案。经过多国专家的沟通与协商，在2015年11月作为国际标准ISO 18238正式发布。

敲黑板了啊！这是我国少有的向国际输出的质量管理成功经验之一，是我国重要的软实力。

这么高大上的标准，说的是什么呢？

归零标准的英文是Space Systems Closed Loop Problem Solving Management，直译就是航天系统闭环问题解决管理。原来，归零就是闭环的意思。

当你发现一个质量问题，你首先问的是：为什么会出现这个问题？也就是说，你要分析问题的原因和机理。

然后问的是，如何解决这个问题？也就是说，你要采取纠正和预防的措施。

这还没完，你还需要思考：有没有其他类似的问题？也就是说，你需要举一反三，防患于未然。

这样就构成了一个“知其然也知其所以然”的闭环。中文的有趣之处，在于起了一个颇有哲学意味的名字。在一些武侠小说和游戏中，主角的大绝招就叫做“归零”！

《雨血2：烨城》中，主角“魂”的大绝招就是“归零”

具体而言，质量问题归零包括技术归零和管理归零两个方面，两者又各有五条要求。

技术归零和管理归零（解读｜我国“航天质量问题归零管理”成国际标准）

技术归零的五条要求是：定位准确、机理清楚、问题复现、措施有效、举一反三。

管理归零的五条要求是：过程清楚、责任明确、措施落实、严肃处理、完善规章。

仔细想一下，刚才说的6月15日晚上临近12点，新更换的同批次产品经检测工作状态正常时，缺少了归零的哪个条件，以至于不能发射呢？

首当其冲的是“问题复现”。这是相当有技术含量的一条，就是说，你不能换一个好的零件就说没问题了。你需要告诉我，坏的零件为什么坏，在什么条件下就一定坏。如果你不能控制它在某些条件下一定坏，那我怎么能相信它在现在的条件下就一定好呢？

实际上，仅仅过了3个小时，6月16日凌晨1点，北京方面就传来了对产品抽检件的材料分析结果，复现了问题。这次的问题复现真是相当的快，比长征五号快了太多。

2017年7月2日，长征五号在第二次发射时出现发动机故障，卫星未能入轨。在那之后，中国航天人陷入了两年地狱一般的煎熬，没日没夜地分析排障。

2018年4月，完成了归零评审，大家都以为问题已经解决了。不料到了2018年年底，长五遥三火箭总装工作已经进入尾声的时候，试车台突然传来消息，有一台YF-77发动机试车出现了故障！而且在即将出厂的火箭上，就有两台发动机和这台故障发动机是同一批次的（长五，这两年你经历了什么？| 中国航天报）！

YF-77氢氧发动机在进行试车（长五YF-77归零：走出至暗时刻 | 中国航天报）

这说明，前面的问题还没有找准，归零还没有完成。

专家们再次回到原点，对发动机的结构进行强化。随后发动机经历了两次试车考核，全部过关。于是大家再次准备发射，这次的发射窗口成了2019年年中。

到了2019年4月4日，发动机经过了地面考核，性能参数全部正常。但是细心的设计人员在分辨振动数据时，发现了一条异常的频率线。

怎么办呢？

这说明归零还是没有完成。大家迅速回到厂房，把所有之前经历过试车考核的YF-77发动机全部找出来，采用新手段进行加严检测。结果发现在同一个位置，多台发动机都产生了细小裂纹。这才是真正的问题复现！

在找准问题后，6月24日，大家确定了改进的方法。7月31日，紧张的试车工作再次展开，这堪称背水一战了。

在宣布试车成功时，所有的人都欢呼起来，掌声雷动。

此刻距离2019年12月底的发射窗口，只有5个月了。最终，在所有人超高强度和精度的协同下，完成了这个奇迹。

2019年12月27日，我和中国科学院空间科学研究中心的周炳红老师直播了长征五号的复飞。这次复飞在万众瞩目下完满成功，背后其实有这么多惊心动魄的归零故事。

2019年12月27日20时45分，长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空

北斗最后一箭的问题复现倒是很快就成功了，但指挥部本着慎之又慎、万无一失的考虑，决定还是推迟发射任务，坚决不带疑点加注，不带隐患上天。公众对此也都充分理解，大家都很镇定。一个星期之后，果然发射成功了。

我们能获得这样好整以暇的自由，其实是以前争分夺秒拼出来的。2019年1月，我做过一期介绍北斗的节目（中国发卫星西方急了？看来这北斗系统是搞对了 | 科技袁人），里面最富有戏剧性的故事，就是北斗如何在最后一刻抢到了频率。

卫星频率是一种宝贵的资源，不是你想用就能用，需要向国际电信联盟（International Telecommunication Union）申请。而且有一定的时间期限，过时不候。

国际电信联盟

2007年4月17号是北斗申请的频率资源生效的最后期限，所以第一颗北斗试验星必须在这个时间之前发射上去而且开通信号才行。我们的发射能力，原本是在这个时间之后的。平时只听说过推迟发射，哪有提前发射的？但在各个部门的配合下，用《封神演义》式的语言说，大家“拼出了真火”，硬是实现了提前发射的奇迹。

4月11日，在发射前三天的第三次总检查时，工作人员突然发现卫星上的应答机异常（北斗简史：一文读懂国产导航的26年成长路 | 甲子光年）。我们只有3天的时间，来解决这个问题。

为了确保卫星万无一失，在仔细研究后决定对卫星“开膛破肚”。工作人员先爬上塔架打开火箭，拨开卫星，然后进去拿出有问题的应答机。这当中不能有丝毫的不当操作，否则其他系统受到损害，麻烦将会更大。

工作人员爬上已在发射架上的卫星进行检修（北斗简史：一文读懂国产导航的26年成长路 | 甲子光年）

应答机拿出来了，下一个问题是：应答机的科研单位在上海，发射地所在的西昌当时还没有高速公路和机场，3天内不可能往返于西昌和上海修复应答机。

怎么办呢？各方协调之下，决定在成都一家科研单位修复应答机。

为了防止车的震动损坏应答机，工作人员怀里抱着应答机，颠簸了四五个小时，像保护孩子一样保护着它。在拼搏之下，终于赶上了发射窗口，将修复的应答机装回了卫星，火箭准备发射。

但4月14日凌晨4：07，现场又发现新问题：火箭有一个连接器没有按照规定脱落。如果三分钟内无法解决这个问题，那么对火箭、卫星和发射场都会造成灭顶之灾。

当时的发射指挥员在一分钟之内下了7道指令，排除了故障。4：07发现问题，4：11火箭终于发射升空。

接下来的三天，十多家北斗卫星研制厂家集中在一个大操场上，把卫星信号接收机排成一线，等待着信号传回。工作人员不分白天黑夜地调试地面设备，但直到4月17日白天，都没有收到卫星信号。大家度日如年，72个小时几乎没合眼。

17日晚上8点，在离频率失效不到4个小时的时候，十几个用户接收机界面突然跳动，北斗卫星终于下发了第一组信号。整个操场欢呼雀跃，同志们互相拥抱，庆祝胜利！

就这样，中国在最后一刻抢到了北斗的频率。

这个成果有多宝贵呢？跟欧洲对照一下就明白了。

在一年半之前的2005年12月28日，欧洲就已经发射了伽利略系统的第一颗卫星。这颗卫星占据了轨道，却没有开通频率，原因是：缺钱。

北斗和伽利略有一部分频率是重合的，按照国际电联的规则，先到先得。中国后发竟然先至，欧洲追悔莫及，不得不再付出不小的代价修改频率和重新研制设备。

北斗和伽利略系统频率分布（北斗简史：一文读懂国产导航的26年成长路 | 甲子光年）

有志者事竟成，这不正是世界的正道吗？

北斗系统的发射，已经善始善终地完成了。北斗系统的应用，正在展开广阔的前景。

例如我在2019年12月7日的观视频年终秀中说到，5G + 北斗有望对社会造成革命性影响。这说的不是远景，而是近景。

大家都知道，卫星定位的原理是用三个坐标就能确定一个点的位置，坐标越多定位越准。目前北斗和GPS等导航系统的民用精度都在10米的量级，这可以让你分辨你在哪条路上，但不足以分辨你在哪条车道上。

但还有一种辅助设施，叫做地基增强系统。这种系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通信技术等高新科技多方位深度结晶的产物。通过提供差分修正信号，可以把定位精度提高到亚米级甚至毫米级。

全国北斗地基增强站分布信息（https://www.xianjichina.com/news/details_64669.html）

这就不只是知道你在哪条车道上了，甚至连你在那块地板砖上都不在话下。我国已经建设了不少地基增强系统，有不少行业和企业在准备推出高精度定位服务，欢迎大家拭目以待。

最后，我想跟大家道个别，科技袁人Lite节目在B站跟大家见面也是善始善终。从7月1日开始，我的个人视频将在今日头条播放，欢迎同学们关注我的头条账号。

祝同学们保持对科学的热爱，在冲出地球的征途中，我们随时相逢。