2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，将为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。

北斗三号的“天空之城”由30颗卫星组成。中科院微小卫星创新研究院抓总参与并研制了10颗地球中圆轨道卫星，实现了众多关键技术的突破与创新。

“这个单位的人都不下班的。”就连出租车司机都说，不管什么时候载客到海科路99号，卫星厂房的灯总是亮着，总有人在加班。

仅用20皮秒完成主用钟和备用钟的“无缝切换”

航天领域有条不成文的规定，一般卫星上采用新技术的比例不会超过30%，但是北斗三号卫星上采用了大量的新技术、新产品，使得“小卫星”实现了“大卫星”的功能。

“我们不是为了创新而创新，每一次技术突破，都是着眼于解决实际问题。”中科院微小卫星创新研究院副院长、北斗卫星系统总设计师林宝军说。

首先是设计理念创新，独创了功能链的概念，在系统层将同类功能聚合，去除不同设备中重复功能。就拿北斗三号第三、四颗组网卫星来说，原先的2吨重量被大幅度“瘦身”为不到900千克；原本十几个分系统需要20多台计算机控制，现在被整合优化为1台计算机，大大简化了系统结构。

其次是攻关研制了全新的“中国科学院导航卫星专用平台”。这个平台的姿轨控精度比指标要求还提高了一个量级；具有优异的减振动减冲击能力；采用了国产的龙芯中央处理器，即使在恶劣的空间环境下也能保证卫星正常工作。龙芯中央处理器作为一个新的元器件，如果要通过工业部门进行实际应用至少需要5到10年，研制团队大胆地将其用于北斗三号卫星，取得了非常好的效果。

解决了一系列核心技术难题，使得北斗系统时频精度更优、信号质量更好、用户体验更佳。研制团队首创了导航星座星间链路技术，实现了“一星通、星星通”，从而解决了制约北斗全球组网的瓶颈问题。卫星观测效率提高了10到30倍，测控的覆盖率从30%提高到了100%，对长达7万公里的卫星距离测量精度达到了1厘米。这也解决了导航系统过于依赖地面站的问题，即使在地面站不足的情况下，也能保证导航精度。

导航的核心就是时间，而时间的连续稳定又是核心中的核心。要保证导航信号的连续性，必须有两台原子钟同时工作，如果一台出现了故障需要立刻切换到备份钟。研制团队突破了星载时频无缝切换技术，仅用20皮秒（1皮秒等于一万亿分之一秒）完成主用钟和备用钟的“无缝切换”，在用户没有任何察觉的情况下自主完成切换。

能否不依赖地面直接在空间修改程序？研制团队在设计之初就提出了这一大胆设想。即使在团队内部，也有人觉得这一想法过于冒进。过去，如果通过地面系统来指挥修改程序，一般需要数日，卫星的可用性就大大降低。研制团队最终突破了卫星自主诊断恢复技术，在完全没有地面干预的情况下，卫星可以自主健康诊断、故障隔离和恢复，大大提高了卫星的可用性。即使是新的用户需求也可以在北斗三号卫星上直接修改程序来实现。

中科院微小卫星创新研究院的一面墙

年轻人看似“天马行空”的想法，不会被轻易否定

北斗三号第三、四颗组网卫星中的热控系统，采纳了两位年轻技术人员李锴和林士峰的创新思路，使得卫星在太空中“不怕冷也不怕热”。这支队伍当时的平均年龄只有31岁。

这些年轻人如果跳槽到企业，收入可以增长两三倍，而按照每天工作8小时计算，他们一年工作了400多天。究竟是什么让这些年轻人愿意整天和卫星打交道？

“这份工作最吸引人的地方，就是给了我们年轻人机会与信任。”1986年出生的王丹，短短6年时间成为了卫星总体的副主任设计师。而以前要做到这个岗位，差不多要20年。

鼓励年轻人创新，关键要有“容错”的宽松环境。林宝军认为，要敢于给年轻人压担子。有时候，没有经验的束缚，往往会带来更多的惊喜。

在中科院微小卫星创新研究院，年轻人看似“天马行空”的想法，不会被轻易否定。在新一轮竞聘中，很多年轻人被委以重任。不按资排辈的管理创新，大大激发了年轻人的积极性和创造力。

根据我国导航卫星战略需求，2035年还将建设更加泛在、更加融合、更加智能的综合定位导航授时系统。还来不及回味成功的喜悦，这支年轻的团队早已踏上新的征途。

海科路99号的灯，一直在亮着。