西安分院北斗三号研制团队部分成员合影
导航、定位、授时……在我们头顶的星空，北斗导航系统历经从无到有，从有源到无源，从区域到全球的历史跨越，并已多维度、全方面融入国民生产生活。
早在北斗一号、北斗二号研制阶段，卫星有效载荷系统就来自中国航天科技集团有限公司五院西安分院（简称西安分院）。作为卫星有效载荷研制的国家队、主力军，在北斗三号研制过程中，西安分院圆满完成卫星有效载荷研制任务。
如果将卫星比喻为一座宫殿，那么载荷系统相当于宫殿内不同功能的房间，肩负直接发挥功能、为地面用户提供导航服务的重要使命。
承担北斗三号23颗卫星有效载荷任务，包括时频、导航、区域短报文通信、全球短报文通信、星间链路等八大类载荷功能的研制，这支人团队，89.2%青年不到35岁。他们秉怀“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”的北斗精神，实现核心部件%国产化，新技术超70%，获国家专利及标准38项。
年4月30日，在中央企业党建带团建工作会暨五四表彰大会上，西安分院北斗三号研制团队获颁第25届中国青年五四奖章集体。该团队先后获得年军队科技进步一等奖、年国家科学技术进步特等奖、年全国创新争先奖、第19届陕西青年五四奖章集体等荣誉。
“创造单星研制周期缩短1/4、卫星入网周期缩短3/4的纪录”，“将‘导航心脏’铷钟的精度提升到万年误差一秒”，“北斗在轨卫星数量位列四大导航系统之首，各项关键指标全面比肩美国GPSⅢ”……“探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国”，同一片星空，同一个航天梦。回忆起攻坚克难的点滴细节，团队青年不时扬起兴奋。
北斗三号卫星副总设计师张立新评价：“从年11月5日北斗三号卫星首发双星发射，到年6月23日最后一颗北斗三号组网卫星发射成功，仅仅用了两年半。这些年轻人不仅刷新了研制速度，也刷新了导航卫星的技术高度。他们既继承了老一辈航天人严谨认真、甘于奉献的优良传统，又有年轻人思维活跃、勇于创新的特点。”
“把核心元器件、部组件国产化作为使命与担当”
年，我国启动北斗卫星导航系统建设，形成“三步走”发展战略。至年，已行进至该发展战略第三步，即为北斗三号全球卫星导航系统的建设开展相关论证、技术攻关等工作。
曾经，老一辈航天人深切感受到，“砸锅卖铁”也必须要走上一条独立自主创新道路。关键技术买不来，在一穷二白艰难处境中，北斗人矢志奋进，逐梦航天，锻造出一颗颗中国“星”。实现“核心技术自主可控”，是他们始终坚守的航天“生命线”。
导航分系统团队合影
北斗三号工程副总设计师、北斗三号卫星首席总设计师谢军形容，“卫星导航系统就像太空中的灯塔”，构筑灯塔，如攀登险峰，愈高愈险。
北斗三号全球导航系统共30颗卫星，西安分院承担其中20颗卫星，以及3颗试验星的有效载荷研制。年10月，北斗三号全球卫星导航系统试验星启动研制。
被誉为导航卫星“心脏”的铷原子钟，在北斗三号研制团队持续技术攻关下，实现了“长寿命、高精度、小型化、全国产的目标，重量和体积降低近一倍，精度提升一个半数量级，达到万年误差不超过一秒的精度水平”。
被称之为卫星“大脑”的导航任务处理机，涵盖发射信号、导航任务处理、调动星上任务等功能，也在团队青年奋力攻关下，取得多项关键技术创新突破，并在某些领域实现由跟跑到领跑技术飞跃。年7月25日，北斗三号两颗试验星，“一箭双星”成功发射，实现世界首次自主完好性监测技术在轨运用，填补国内外空白。
相当于卫星“经络、骨骼”的卫星微波通道，在团队课题组青年攻关下，切实确保北斗三号信号传输精准、稳定、可靠。如同“眼睛”和“耳朵”的大型可展开天线，也为北斗三号实现全球导航服务夯实基础。
北斗三号一个全新子系统——星间链路子系统，在团队负责小组探索下，不仅在北斗三号上获得运用，也为相关技术在其他通信类卫星上的应用推广，提供了飞跃性技术支撑。
……
经过多年持续努力，团队实现以原子钟、行波管放大器、开关组件、固放、隔离器5大类19个品种为代表的所有部件%国产化，实现了导航卫星有效载荷技术的完全自主可控，推动了数字化、网络化、智能化宇航制造水平向更高精度迈进。
年6月23日，北斗三号全球卫星导航系统星座部署完成。西安分院北斗三号研制团队青年代表、微波功率事业部副主任杨飞有感而发：当时由北斗三号卫星首席总设计师谢总牵头，北斗三号作为国家重大专项，带动了包括微波所在内的产品所全面推进国产化。通过系统顶层规划，把核心元器件、部组件国产化作为使命与担当，极大牵引了我国宇航级核心部组件全型谱、全形态的国产化，带动了我国包括元器件、原材料、精密制造在内的多个基础行业高质量发展。看起来是西安分院完成了一个部组件或分系统的研制，实际上牵引、辐射和夯实了数量庞大的科研院所、研制队伍在基础器件、材料方面深入研究和在轨应用验证。“这当中，挫折也很大，国外已经成熟的元器件，使用容易，风险也低；但我们北斗三号就是要立足自主创新并达到追求卓越的目的，知其难而能攻其难，通过北斗系统把我国核心元器件及部组件的高质量、高可靠推向新高度，为后续重大空间系统全面国产化夯实了专业基础、做出了优秀示范。”
惟其艰难，方显勇毅。从北斗一号至北斗三号，中国航天人走出一条“自力更生开创之路、自主创新奋斗之路、全面国产化的超越之路”，为此，上万人付出了艰苦卓绝的努力。中国北斗，如今已为全球用户提供全天候、全天时、高精度服务。回溯北斗三号载荷系统研制之路，每一个精确信号的背后、每一项新功能的独创与增加，是西安分院青年“严、慎、细、实”的忠诚担当与极致追求。
“只要目标明确，就可以达到”
获得高精度定位信息，源自原子钟精确的时间信息传递。西安分院团队研制的导航任务处理机，实现一系列时间、空间的信息精准传递。而衡量导航服务性能可靠性的一个重要指标，就是导航完好性。
边朗年研究生毕业后，成为北斗三号研制团队一员，开始跋涉于“自主完好性监测技术”课题的论证与攻关。因为是新技术，国内外在轨方面没有技术细节，可参考资料比较少，边朗带领6人团队小组，从定义任务开始，逐步清晰思路。
铷钟团队合影
“传统方式的导航系统，是通过地面监测站来监测卫星信号是否有异常，这也是GPS、伽利略系统所采用的手段。然而，通过星地之间的信号传输方式，会存在时延较长问题。且地面监测站布设有限，只能监测到国内弧段的卫星状态”。因此，星上自主监测，是我国实现导航服务全球完好性的重要手段。
难点之一在于，边朗团队需要同时解决卫星原子钟自身跳变的异常和导航信号的异常。如何既可以监测卫星的异常情况、没有漏警，又不能影响卫星正常的工作、不产生虚警，这类兼顾可用性与连续性的难题，就需要创新解决方案。攻关初期，团队常常工作至凌晨一两点钟，他们相互支撑，相互配合，采取了一系列措施，摸索出解决方案。三个月时间，技术方案通过验证。“找到方向后，就像钉钉子一样，知道往哪里钉。只要目标明确，就可以达到”。边朗等人经历初期短暂的迷茫，找到了方向。
年，北斗三号试验星发射升空，自主完好性监测技术实现在轨运用，后经中国航天科技集团公司组织成果鉴定，技术成果达到国际领先水平。该项技术的成功运用，对民用航空、无人驾驶、生命救援等领域产生直接影响，导航服务性能更优、更加可靠。
为不断提高定位精度，在组网星阶段，西安分院团队需要在北斗三号导航系统实现一项全新要求：增加信号质量评估。这需要青年团队将在轨卫星上的信号采集后，通过相关程序设计，按照相应测量指标，实现更高定位精度。
团队通过多次试验论证，在卫星上增添“预失真”功能，进行信号补偿，有效提升信号质量。有效载荷总体部青年工程师刘晗、杨志梅一次次在授时中心偏僻的山谷里，在有限的时间内采集信号、分析数据、再采集信号……
每一颗升空的卫星，都要经历西安、北京、授时中心等地的多轮调试。“每一颗北斗卫星，都要完成这样的程序。所有的困难和惊喜，在前面几颗星体验得够深刻，在重压之下，看到指标都能达到，那一刻很惊喜，挺兴奋”，杨志梅回忆。
还记得在山谷测试时，刘晗、杨志梅顾不上夏季的蚊虫、冬天的冰冷，注意力始终焦灼在十几个指标是否可以同时满足标准。尤其在技术规范刚出台时，测试程序需要不断优化、验证。“前面几颗星的时候，还没有那么多经验，每天不停地试，但又没有明显进展，压力特别大”。刘晗和杨志梅不断总结、讨论，向团队其他前辈请教。当所有指标满足后，杨志梅长舒一口气，“终于成了”！积累了经验和信心，刘晗、杨志梅在之后的测试中，遇到大大小小困难，变得更加坚韧，“一定能搞定，肯定没问题”！最终，北斗三号卫星的信号质量指标水平可与GPS媲美。
“一定要精益求精，做到世界一流”
载荷系统新技术当中，西安分院青年团队自主研发混合体制星间链路（中高轨联合工作），实现星与星之间的通信与精密测量，有力保障我国按计划建成高精度全球卫星导航系统，支持全网卫星“一站式”测控和自主导航同时，还可实现与其他类型卫星互联，构建天基综合信息网。
“随着时间不断推进，北斗三号卫星任务的需求也在不断完善，我们内部的分工，也在不断升级。”北斗三号卫星星间链路主任设计师赵雯雯经历过北斗二号的“洗礼”，年起负责北斗三号星间链路的关键技术攻关和研制工作。
张立新（左)与设计师讨论卫星舱内技术问题（刘杰/摄）
“实现卫星之间的互联，是从北斗二号到北斗三号的重大跨越。通过星间链路的建立，实现整个星座的测控、定轨等，包括在极端情况，比如在地面站失效情况下，卫星自己可通过星间链路维持运行，继续提供定位、导航等服务。”赵雯雯说。
早在年起，星间链路课题组已经开始关键技术攻关和方案论证工作。当时，多家科研院所同时开展星间链路相关课题密集攻关，最终通过“比测”，选出最优技术方案。西安分院课题组常常加班至深夜，成员都没有怨言，“大家一心想着，要把试验做好，一定要精益求精，要做到世界一流”。一次阶段性试验，大家完成后，已近凌晨四点，整理好数据，刚好五点钟。而汇报会将在8点半开始，课题组成员就暂时睡在工作室外的椅子上，等着直接去会场。最终，西安分院星间链路相关课题以第一名成绩脱颖而出。
西安分院的航天人常常会讲，“00-1=0”，这句标语张贴在西安分院办公区域墙壁上。不能带任何问题上天，每一个“1”都不能出错。一次测试，赵雯雯发现了一个异常数据，快速闪现了一次后，就没有再出现。“肯定存在不正常，”赵雯雯和团队为此列了一系列排查项目，连续做了几天排查实验，终于找到原因。“测试时，因为时间非常短，检测设备很难抓住那个瞬间，就闪了一下，但我们还是没有放过这个疑点”，最终，通过设计上的调整与优化，确保“不能有任何一点问题”。
年11月5日，北斗三号第一、第二颗组网卫星“一箭双星”，顺利发射，标志北斗卫星导航系统全球组网的开始。赵雯雯完成发射场相关测试任务后，便回到西安测控中心。约一周时间，各项指标均运转正常，赵雯雯感到“特别满足，在轨开通、星间建链成功，我们都特别欣喜，就跟自己的孩子亲手养大一样，终于成功的那一刻，热泪盈眶”。
“小能学有所用，中能独善其家，大能为国铸剑”
年至年，北斗卫星多项核心技术正处于关键攻关阶段。空间微波技术研究所杨飞，作为西安分院有源产品研制的新锐力量，勇挑重任，于同期开展相关课题攻关。按照北斗三号项目要求，西安分院要研制全新高集成、多通道、毫米波段的T/R（收发）组件产品，这也是西安分院首个毫米波段高功能密度比T/R产品。“高集成、高频段、大批量意味着设计要精确、组装要精准。”杨飞勇挑重担，经过两年“外学内攻”，原创性地提出解决方案。“根据产品特点，我们提出了新的设计思路，最大限度综合多项方案优点，并在生产上采用更加精准、重复度更高的芯片级微组装工艺，而不是传统的模块级组装，获得最优性能同时，确保了后续批量星近万个通道的顺利批产。”
年6月，原本获得公派留学资格的杨飞，为保证T/R组件顺利交付，决定延期出国，为投产的首批产品保驾护航。图纸上的每一条线，选用的每一个芯片，使用的每一根金丝，生产的每一道工序，打出的每一个小孔……杨飞熟悉而亲切，这是他和团队的心血，更映照着无数踏实奋进航天人的身影。直至首批组件顺利交付后，杨飞才安心出访求学。该产品在北斗三号16颗卫星上批量应用，创造2亿元产值。
杨飞加入航天队伍11年，个人成长是在北斗三号的核心技术攻关、关键部件研制、组网批量交付中锻造的。他所在的星载固态功率放大器、行波管功率放大器团队，通过数十年如一日的攻坚克难，实现了我国星载微波功率部组件多项第一，为卫星信号传输打通“经络、骨骼与血脉”。“首次氮化镓功率器件在轨应用，目前北斗数量最多、功率最大的固态功放和行波管放大器，均是由我们的功率部件团队研制”。回望研制历程，虽波折往复，有间断气馁，但行动始终坚定，终得硕果累累。
杨飞常以“星光不负赶路人”自勉，自独立承担课题任务起，便一往无前。他和爱人说起自己的理想：“小能学有所用，中能独善其家，大能为国铸剑”。已经担任西安分院空间微波技术研究所微波功率部件事业部副主任的他，如今继续为空间飞行器微波产品的发展挥洒智慧与豪情。
实现“中国的北斗、世界的北斗、一流的北斗”，年轻人心怀航天报国理想，在各类“世界级难题”面前，从未退缩。年，朱佳龙硕士毕业后，来到西安分院工作，负责北斗三号大型可展开天线结构与结构技术研究工作。“大型可展开天线在我们单位是王牌产品，在国际上也属于研制难度较大的产品，代表国家航天领域某个方向研制技术水平”，年轻的心很快随着国之重器研制的紧密鼓点，一同跳跃。
这一次在北斗三号上，通过西安分院多年技术攻关，实现了我国自主研发的大型展开天线产品连续在轨成功应用，相比俄罗斯、美国、日本等少数掌握该技术的航天大国，实现了新突破。朱佳龙介绍，“北斗三号实现了全球第一个偏馈式大口径构架天线的应用，区别于‘正馈’式，有效提升增益水平，信号不会被信号源遮挡，信号显著增强”。
大型项目工程，不乏激动人心的时刻，也会遇到不期而至的揪心与紧张。一次，天线在轨测试出现故障，团队一片寂静，他们从底层源头逐一排查。一天晚上，一名团队成员在厂房一角，等待吊车从5米远处开过来，不到一分钟的等待时间，连续加班多天的他已靠在墙角睡着……终于把问题解决的时候，朱佳龙还记得那天常走的一段路，充满欢声笑语，“大家都在
