昔有司南，今有北斗。北斗星，自古就为中华民族定方向、辨四季、定时辰。不满足于天象指引，华夏先辈们利用磁铁石打磨出人类第一个指引方向的工具——司南。
古老华夏智慧在今朝跨越时空接力前行。2020年6月23日，由航天科技集团一院研制的长征三号乙运载火箭，成功将第55颗北斗导航卫星在西昌卫星发射中心成功发射。随着最后一颗北斗导航卫星的“落子定盘”，北斗三号30颗组网卫星全部部署到位，中国北斗自此开启了高质量服务全球、造福人类的崭新篇章。
2020年6月，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗北斗导航卫星。 从1994年立项到2000年建成北斗一号系统，从2012年开始正式提供区域服务到如今服务全球……28年间，被称为北斗导航工程的“专属列车”长三甲系列火箭共进行了44次发射，将4颗北斗导航试验卫星、55颗北斗导航卫星护送升空，成功率100%。其间，中国北斗人在建设北斗系统过程中孕育出来的“自主创新、开放融合、万众一心、追求卓越”的新时代北斗精神，已成为 “两弹一星”精神、载人航天精神的血脉赓续，不断激励着新时代北斗人继续前行。
时间回到1994年，美国的全球定位系统（GPS）已经建成，俄罗斯的“格洛纳斯”将于一年后完成24颗导航卫星星座的组网，两者均耗资数百亿美元，中国当时还不具备这样的实力。
但也是这一年，中国开始开始独立自主研制北斗卫星导航系统，并以祖先们用于识别方向的“北斗星”命名。
早在上世纪70年代，从事“两弹一星”的先驱们就已经认识到卫星导航定位系统的重要性。他们曾在卫星导航领域苦苦摸索，在理论探索和研制实践方面开展了卓有成效的工作。
立项于20世纪60年代末的“灯塔计划”可以说是北斗工程的前身，尽管这个计划最终因技术方向转型、财力有限等原因而终止，但为却为后来上马的北斗工程积累了宝贵的经验。第一代北斗建设者们一致认为，最迫切的需求是先解决“有无问题”。
1994年，中国启动北斗一号系统建设。“在起步阶段，我们受过很多刺激。”曾任北斗一号、北斗二号卫星系统总指挥的李祖洪表示，当时他们向国外购买北斗卫星核心产品时，对方随时可以“卡我们脖子”。
针对“卡脖子”技术的攻关，北斗系统总设计师孙家栋院士专门提了四条要求：指标不能降、可靠性不能降、元器件要尽量做到国产化、要申请专利。
“我们坚信，关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的，只有把关键核心技术牢牢掌握在自己手中，才能真正掌握竞争和发展的主动权。”航天科技集团五院通信与导航卫星总体部主任设计师丛飞表示，由于国外技术封锁，北斗人一路拓荒前行，“摸着石头”寻找国产化发展之路。
2000年10月，北斗首星发射，一个多月后，第二颗北斗卫星也被送入太空，中国成为美俄后，第三个建成卫星导航的国家。
但北斗是个庞大的工程。北斗卫星重量大、工作轨道多样，有的轨道距离地球很远。因此，配备有新型氢氧发动机、动力强劲的长三甲系列火箭，成为当时运送北斗卫星上天的不二之选。
实际上，长三甲系列火箭的产量在当时远远无法满足北斗这个庞大工程的需求。要跟上北斗导航的组网节奏，就要提高火箭的生产能力。
“过去是来一个发射任务，研制生产一枚火箭对应发射。后来任务多了，再这样做就完不成任务了，为了满足高密度任务的需求，就要进行去任务化的设计。”中国科学院院士、航天科技集团一院长征三号甲系列运载火箭原总设计师姜杰说。
北斗卫星导航系统工程总设计师杨长风与时任长征三号甲系列运载火箭设计师姜杰在交流中。
2002年，欧盟发起“伽利略”卫星计划，彼时，中方遇技术瓶颈，欧盟缺研发基金，双方决定联手开发。然而蜜月苦短，四年后，中国被排除在项目外，决议不让表态，资料不让浏览，技术不被告知。
“中国人感到被严重利用甚至是羞辱了。”欧洲媒体如是评价。
中国开始独立研发北斗。此时，北斗二号工程已立项，他们遇到的第一重考验，就是原子钟。
“星载原子钟哪里来？最初，我们也想过购买或引进。但要么是发达国家不卖给我们，要么是价格贵得我们买不起。”北斗三号工程副总设计师、航天科技集团五院北斗三号卫星首席总设计师谢军表示。
星载原子钟精度要求高，技术难度大，曾长期为少数西方发达国家所垄断。由于国外技术封锁，星载原子钟成为北斗系统建设的技术瓶颈。
“在工程立项的时候，我都觉得这个东西怎么可能完成？”谢军说，当时，研制出的第一台星上原子钟产品在工作中经常信号突跳，精度很差，研制人员就一起分析问题，想方设法攻克难关。3年之后，他们终于跨过了原子钟这道坎。
经过几十年的排星布阵，北斗研制团队在陌生领域不断探索，在高端技术空白地带白手起家，面对缺乏高精度原子钟、行波管放大器、星载CPU、FPGA芯片等众多核心器部件的难关，先后攻克了500余种器部件国产化难关，自豪地贴出“核心器部件100%国产化”硬核标签，从此摆脱受制于人的局面。
据统计，北斗卫星导航系统工程启动以来，全国范围内共有400多家单位、30余万名科技人员参与研制建设。陈芳允、孙家栋两位“两弹一星”元勋和几十名两院院士领衔出征，1.4万余家企业、50余万人从事系统应用推广，彰显万众一心的团结伟力。
但几十万人帮助着长大的北斗，有着属于“年轻”的烦恼。
根据北斗的“三步走”的发展战略，首先要解决中国卫星导航定位系统的有无问题；然后完善系统功能，扩大工作区域；最后建成中国特色的全球卫星导航定位系统。这就注定北斗要走一段艰难的推广之路。
在2007年2月北斗二代的论证会上，专家论证认为北斗系统建成以后，年产值可达到500亿元。然而，在被GPS垄断的民用市场，北斗的推广必然是一个缓慢的过程，急需破解产业困局。
整体用户数量少是困扰北斗系统应用的主要原因之一。北斗卫星导航试验系统在1994年立项时，系统的设计最大用户量为80万。而自2003年12月15日，第一代北斗导航定位系统建成并正式开通运行以来，累计用户数量刚突破7万。
这个数字还不到设计容量的十分之一。并且相当一部分人埋怨北斗系统的终端价格昂贵，而GPS终端物美价廉。
用户数量和终端价格的矛盾，在年轻的北斗面前，是问题。在家喻户晓的GPS面前，是别人的问题。事实上，上世纪90年代中期GPS车载终端一台要5万元左右，非常昂贵。之后GPS的终端之所以越来越便宜，是因为用户数量不断上升推动GPS的产业化。薄利多销的简单商业模式让彼时坐拥数以亿计用户量的GPS有底气有信心有动力把终端做成熟、做方便、做便宜，实现良心循环。
如何权衡此间的纠结与矛盾，是摆在北斗系统面前的一个挑战。北斗起步的困难和对市场支持的极大需求，让业内人士达成共识：北斗的应用推广，需要政策和市场的双重努力。
“北斗全球系统建成之后，民用将占据北斗系统用户总量的95%以上。”孙家栋院士说。
目前，各级政府积极支持北斗卫星导航应用推广工作，主管部门陆续制定出台多项扶持政策和市场培育措施，一批应用示范项目带动并加速了北斗应用和产业化进程。北斗系统已成功应用于水利水电、海洋渔业、交通运输、气象测报、国土测绘、减灾救灾和公共安全等领域，经济效益和社会效益显著。
“跟北斗打交道10余年，不时有人来问——这个技术就连美国都没有，我们能做得出来吗？”北斗三号卫星系统总设计师林宝军坦言，这是他最难回答的问题。
2020年7月31日，北斗三号全球卫星系统开通。研制团队花了近5年的时间，研究并设计了星间链路高轨和中轨结合的方案，首创了星间链路和混合星座的架构体系。星间链路在空中为北斗三号的30多颗导航卫星建了一个“群”，只要依靠国内的地面站，就可管理全球的卫星，解决了海外布站、卫星境外监测的难题。
林宝军此前多次表示，相较于美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯导航系统，北斗系统创新融合了导航与通信能力，开创导航通信融合新范式，该有的功能北斗都有，同时北斗也有自己的“独门绝技”：短报文通信。
北斗的短报文通信为用户提供了一种保底的通信技术手段。在通信设施损毁或信号覆盖弱的区域，人们无法通过移动通信信号传输信息，但可以通过北斗卫星信号传递重要信息，并且用户通过手机发送短报文信息后，还能得到系统对发送信息成功与否的回执确认，显著增强了遇险人员求生信心。
在2008年的汶川地震中，首批抵达震中的救援人员就曾通过北斗系统用户终端机为地震重灾区发出了一束生命急救电波。
“其他卫星导航系统只是在你的终端上告诉你现在是什么时间、你在什么地方，而北斗除此之外，还可以将这些信息通过卫星信号发送出去。”航天科技集团五院通信与导航卫星总体部主任设计师郭嘉指出，从北斗一号以来，北斗短报文通信在救灾减灾、野外救援、远洋渔业等行业领域发挥了重要作用，特别是在渔业，有效解决了渔民远海捕鱼作业的通信问题。
如今，北斗三号将这一特色服务的功能进行了大幅升级拓展，其中，亚太区域通信能力可达到每次1000汉字，既能传输文字，还可传输语音和图片，区域短报文通信能力一次提高近10倍，每次支持用户数量从50万提高到1200万。此外，全球短报文通信能力每次可达到40个汉字。
目前，世界上很多国家的手机厂商都在探索大众手机支持卫星通信能力，北斗短报文通信服务率先实现融入大众智能手机，这也是北斗系统追求卓越的又一重要成果，标志着北斗特色服务从行业应用迈入大众应用发展新阶段。
“建成全球卫星导航系统，是北斗系统建设发展的新起点。”郭嘉表示，研制团队将持续推进北斗系统建设发展与能力升级，积极发展低轨增强、微自主等多种导航定位授时技术，提供基准统一、覆盖无缝、安全可信、便捷高效的定位导航授时服务，为未来智能化、无人化发展提供核心支撑。
届时，从室内到室外、深海到深空，用户均可享受全覆盖、高可靠的导航定位授时服务。
随着北斗三号全球卫星导航系统正式开通服务，从国内到国外，从区域到全球，北斗服务始终立足中国、放眼世界，相关产品出口120余个国家和地区，全球总用户数超20亿，越来越多的更多国家和人民共享北斗的便利。
如今，北斗系统除了可以实现导航定位功能之外，可以全球短报文、区域短报文、星基增强、地基增强、搜救服务、精密单点定位等服务。
“我们说1+6，后续发展一定让‘1’越来越强，‘6’的功能越来越丰富。”中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其表示。
北斗系统自提供服务以来，已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用，服务重要基础设施。
近年来，北斗的贡献伴随着“太空丝路”不断延展。在我国周边和“一带一路”沿线国家，巴基斯坦的交通运输、港口管理，缅甸的土地规划、河运监管，老挝的精细农业、病虫灾害监管，文莱的都市现代化建设、智慧旅游，印尼的海上集成应用……在不同国度的不同领域，都有中国北斗的身影。
冉承其曾在北斗三号系统提供全球服务一周年发布会上表示，对于中国北斗来说，“自主、开放、兼容、渐进”一直是发展主基调，我国始终秉持“中国的北斗，世界的北斗”的发展理念，积极推进北斗系统国际合作。
基于北斗的高精度服务在抗击新冠疫情和南方水灾中发挥积极作用，在2020年武汉抗击新冠肺炎疫情时期，北斗在雷神山、火神山医院建设的精准测绘上立下功劳。目前，北斗正在加速进入新基建，与新一代通信、区块链、物联网、人工智能等新技术深度融合，北斗应用新模式、新业态、新经济正在不断涌现。
“卫星导航应用仅受人类想象力的限制，没有做不到，只有想不到。”冉承其说，中国有望在2025年前建成天基低轨星座系统，届时全世界都会享受到北斗的厘米级定位服务。
“如果叫一个出租车，可以让出租车闭着眼睛开到你的脚底下”。冉承其说，如果用了高精度应用的手机，开车可以实现车道级导航。
在更远景的目标上，北斗系统还将在2035年前建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。
冉承其解释说，卫星导航有天然的脆弱性，信号弱、容易被干扰，进入室内会有一定影响。北斗导航未来要解决水下导航问题、室内导航信号弱的问题、深空的问题。所谓的综合定位导航授时体系就是以卫星导航作为核心和基础，把现在认知里的各种各样技术融合在一起，让它更安全、更高性能、更可靠。
“我们特别期待2035年这个系统的建成和到来。”冉承其对北斗的未来充满信心。
来自中国航天报