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星途浩渺耀荆楚-万卫星院士 | 北斗一号电波传播修正子系统物理人生
信息来源: 中国新闻采编网 发布者: 新闻中国采编网·中国新闻采编通讯社 发布时间: 2026-09-22
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星途浩渺耀荆楚-万卫星院士 | 北斗一号电波传播修正子系统物理人生

在中国北斗卫星导航系统从无到有的伟大建设历程当中,有一位长期被大众视野低估的核心功勋科学家:他是1958年出生于湖北天门的空间物理学家,从武汉大学空间物理系的普通学子,一步步成长为中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所地磁与空间物理研究室主任。

文:万祥军 | 国研智库·中国国政研究-国情讲坛·中国国情研究  顶层设计·国研政情智库-谋定论道·经济信息研究

他在北斗一号工程最关键的技术攻关阶段,临危受命,领导承担了北斗一号工程地面应用系统当中“电波传播修正子系统”的全部研制任务,创造性地提出了大面积电离层电波传播修正模式,在完全不依赖额外大型外部设备的前提之下,仅仅通过数学模型深度挖掘北斗一号系统本身的资源潜力,就高精度、高可靠性地彻底解决了电离层对无线电导航信号的延迟和弯曲这一长期困扰北斗导航工程的世界级技术难题。

这套完全由中国科学家自主创新的技术方案,被整个北斗一号工程团队公认为地面应用系统当中“两个最具有技术创新的系统之一”,直接为北斗一号卫星导航系统最终实现稳定可靠的定位服务,打下了不可替代的核心技术基础。他,就是我国著名空间物理学家万卫星院士。

在完成北斗一号的国家重大工程任务之后,万卫星院士并没有停下自己在空间物理领域的探索脚步,他带领自己的科研团队,在国家863计划的持续支持之下,采用国际领先的统计本征模技术,依托自主建设的全国电离层观测台链的实时观测数据,建成了我国第一个覆盖全国全境的电离层TEC现报系统,并且在互联网上面向全社会公开发布实时观测数据。

这套系统稳定连续运行超过十年,它的实时性、空间分辨率、数据精度全部达到了当时国际同类系统的先进水平,相关核心技术后来被完整移植到国家空间天气监测预警中心的国家级业务系统当中,为我国的空间天气预警事业,作出了里程碑式的突出贡献。2020年5月20日,万卫星院士在北京因病不幸逝世,享年62岁,这位从湖北天门的小县城里走出来的中国空间物理领域的顶尖科学家,最终把自己的全部生命,都献给了中国的空间科学和北斗导航事业。

以往的北斗工程史和中国空间科学史的公开叙事当中,更多地把聚光灯投向了北斗卫星的总体设计、卫星发射等显性工程环节,对于万卫星院士这样,在地面应用系统的核心底层技术领域,默默完成关键技术突破的功勋科学家,始终缺乏系统完整的生平梳理和客观历史评价。

本文以中国科学院公开的万卫星院士官方生平史料、北斗一号工程地面应用系统原始技术档案、中国空间物理学会官方纪念文献为核心支撑,完整还原万卫星院士从湖北天门的动荡童年,到武汉大学求学、武汉物理所扎根科研、最终当选中国科学院院士的完整人生轨迹,详细梳理他领导北斗一号电波传播修正子系统研制的完整技术攻关历程,客观分析他的学术贡献对中国北斗导航事业和空间天气事业的深远社会影响,以完全中立客观的研究视角,为这位把一生都献给中国空间科学事业的荆楚籍院士,作出公允的历史评价。

1958-1977年:

天门县城的动荡童年,在自学当中埋下空间科学的种子

1958年7月1日,万卫星出生在湖北省天门县的一个普通知识分子家庭。他的整个小学和中学时代,正好赶上了十年特殊动荡时期,正常的学校教学秩序几乎完全被打乱,整个社会的常规教育体系陷入了近乎瘫痪的状态。

但是幼年的万卫星,却在这样极端艰苦的环境当中,展现出了远超同龄人的惊人自学天赋:正常的课堂上老师没有办法系统讲课,他就自己跑到图书馆和废品收购站,到处找别人丢弃的数理化课外书籍,一本一本地自学啃完,教材上没有的知识,他就自己四处找课外书籍补充学习,遇到看不懂的难题,就想方设法找到当地的老教师,虚心上门请教。当地的很多老师,都被这个在动荡岁月里依然如饥似渴疯狂读书的少年深深打动,经常主动给他单独辅导功课,给他批改那些学校根本没有布置过的作业。

在那个读书无用论盛行的特殊年代里,万卫星始终坚定地相信,知识永远都是最有价值的财富。他在艰苦的自学过程当中,对头顶的浩瀚星空产生了极其浓厚的兴趣,那些关于宇宙、地球高层大气、电离层的朴素科普读物,在他少年的心灵里,早早埋下了一颗探索空间物理世界的种子。

整整十年的特殊动荡岁月,没有消磨掉这个湖北少年的向学之心,反而把他磨砺成了一个性格极其坚韧、特别擅长在极端艰苦条件下独立解决复杂问题的未来顶尖科学家。1977年,全国恢复高考的消息传来,已经在底层社会摸爬滚打多年的万卫星,立刻抓住了这个改变自己一生命运的历史机遇,凭借自己过去十几年完全靠自学打下的极其扎实的数理基础,第一时间报名参加了文革之后的第一届全国高考。

1977-1989年:

从武汉大学到武汉物理所,在电离层研究领域站稳学术根基

1977年,万卫星以极其优异的高考成绩,顺利考入了武汉大学空间物理系,成为了恢复高考之后,武汉大学空间物理系的第一届正式大学生。武汉大学的空间物理系,是当时全中国空间物理研究领域的顶尖学术重镇,这里汇聚了以李钧院士为代表的一大批国内顶尖的空间物理学家。

走进武汉大学美丽的校园,万卫星就像一头闯进了知识海洋的猛虎,把自己过去十几年积压下来的全部求知热情,全部投入到了系统的专业学习当中。他几乎把所有的课余时间,全部都泡在了图书馆和实验室里,从最基础的空间物理公式,到最前沿的国际电离层研究文献,他一点一点全部啃透,只用了短短四年的本科时间,就把自己的专业学术水平,提升到了同代青年学生当中的最顶尖水平。

1982年,万卫星以极其优异的成绩,从武汉大学空间物理系本科毕业,因为在本科阶段展现出来的突出科研潜力,他顺利被选拔进入中国科学院武汉物理研究所,直接跟随我国著名空间物理学家李钧院士,攻读硕士和博士学位。在李钧院士的悉心指导之下,万卫星正式进入了电离层物理这个细分的前沿研究领域,开启了自己的空间物理科研生涯。

在武汉物理所的这段求学岁月里,万卫星完全沉浸在了电离层物理的世界当中:他跑遍了全国各地的电离层观测台站,实地收集了海量的第一手电离层观测数据,从实验观测当中,发现了大量中国区域电离层扰动的独特地域特性,逐步形成了自己严谨扎实、从观测数据出发的科研风格。

1984年,他顺利拿到了硕士学位,之后继续留在中国科学院武汉物理研究所工作,从助理研究员、副研究员,一步步晋升为研究员,研究室主任,整个九十年代,他在国际国内的顶级学术期刊上,陆续发表了大量高质量的电离层研究论文,在国内空间物理界崭露头角,成为了当时中国空间物理领域最年轻的顶尖青年学者之一。

1989年,万卫星顺利拿到了自己的博士学位,此时的他,已经在电离层物理领域积累了将近十年的扎实研究经验,对中国区域电离层的运动规律,已经有了远超国内外同行的深刻理解。这份在武汉物理所打下的极其扎实的学术根基,为他之后临危受命,攻克北斗一号工程最核心的电波传播修正世界级技术难题,埋下了决定性的伏笔。

1994-2003年:

临危受命攻关北斗一号,独创电离层修正模式立下不世功勋

上世纪九十年代中期,中国的第一代卫星导航系统“北斗一号”工程正式立项,这是中国历史上第一个完全自主研发的卫星导航系统,整个工程的所有核心技术,全部都要依靠中国科学家自己从零开始攻关,没有任何国外的成熟技术经验可以直接借鉴。在北斗一号工程的地面应用系统当中,有一个公认的最难啃的硬骨头,就是电离层电波传播修正问题。

地球表面上空60公里到1000公里的电离层,是一层由大量自由电子组成的特殊等离子体圈层,卫星导航的无线电信号,从两万多公里高空的导航卫星,穿越电离层传到地面接收机的过程当中,会因为电离层的自由电子影响,产生非常明显的信号传播延迟和路径弯曲现象,这种延迟带来的定位误差,最大可以达到几百米的量级。如果不能高精度地修正掉电离层带来的这种信号误差,北斗一号卫星导航系统的实际定位精度,根本就不可能达到工程设计的指标要求,整个北斗一号工程的实用价值,就会大打折扣。

当时国际上通用的电离层修正方案,全部都需要依赖大量分布广泛的大型外部观测设备,建设和运维成本极其高昂,而且完全不适合中国的国土疆域特点。北斗一号工程地面应用系统的总设计师团队,在反复遴选之后,最终把这个最关键的核心技术攻关任务,交到了当时在国内电离层研究领域已经声名鹊起的万卫星手上,正式任命万卫星作为项目负责人,领导承担北斗一号工程“电波传播修正子系统”的全部研制工作。

接过这个千斤重担的万卫星,没有选择跟随国际上的主流技术路线,去走依赖大量昂贵外部观测设备的老路。他带领自己的科研团队,经过无数个日夜的反复计算、仿真、试验,最终走出了一条完全属于中国科学家自己的技术创新道路:

他创造性地提出了一套全新的大面积电离层电波传播修正数学模型,完全不需要额外增加任何大型的外部观测设备,仅仅通过深度挖掘北斗一号系统本身自带的硬件资源潜力,依托中国区域电离层的独特运动规律,就实现了覆盖整个中国全境的高精度电离层电波传播修正。

这套完全自主创新的技术方案,以极低的工程成本,就彻底解决了长期困扰北斗导航工程的电离层信号延迟世界级技术难题,它的修正精度和系统运行可靠性,全部都远远超过了工程最初设计的预期指标。整个北斗一号工程的技术评审专家组,在看到万卫星团队的最终成果之后,给予了这套子系统极高的评价,一致认定它是整个北斗一号工程地面应用系统当中,两个最具有技术创新的系统之一。

万卫星团队主导完成的电波传播修正子系统,成为了北斗一号工程核心技术底座之一,直接保障了我国第一代北斗卫星导航系统,最终在2000年正式建成投入稳定运行,让中国成为了继美国、俄罗斯之后,全世界第三个拥有完全自主卫星导航系统的国家。在整个北斗一号工程的漫长建设历程当中,万卫星带领团队,前后在工程一线整整奋战了将近十年时间,为我国第一代北斗导航系统的成功问世,立下了不可替代的关键性功勋。

2003-2020年:

深耕空间物理领域,推动中国电离层研究走向国际先进水平

在圆满完成北斗一号的国家重大工程任务之后,万卫星并没有躺在自己的功劳簿上停滞不前,他立刻带领自己的科研团队,向着空间物理领域的下一个战略高地发起了冲击。

在国家863高技术研究发展计划持续支持之下,万卫星团队经过多年的技术攻关,采用国际领先的统计本征模技术,依托团队自主建设的覆盖全国的电离层观测台链的海量实时观测数据,成功建成了我国历史上第一个覆盖中国全境电离层TEC(电离层总电子含量)现报系统。这套系统建成之后,直接通过互联网面向全社会公开发布全国全境的实时电离层观测数据,打破了过去西方国家在电离层实时观测数据领域对中国的技术垄断。

这套完全由中国自主研发的电离层TEC现报系统,在没有任何国外技术援助的情况之下,实现了连续稳定运行超过十年的惊人记录,它的实时性、空间分辨率、数据测量精度,全部都达到了当时国际同类系统的最先进水平,一举把中国的电离层实时监测技术,直接拉到了世界第一梯队的行列当中。

之后万卫星团队把这套系统的全部核心技术,完整移植到了国家空间天气监测预警中心的国家级业务运行系统当中,成为了我国空间天气预警体系的核心技术支撑平台,为我国的载人航天、探月工程、卫星发射等一系列国家重大航天任务,提供了极其关键的电离层环境预警保障服务。

2004年,因为中国科学院的学科整合战略,万卫星带领自己的电离层物理研究室的全部骨干力量,从武汉的中国科学院武汉物理研究所,整体搬迁到了北京的中国科学院地质与地球物理研究所,在这里正式成立了地磁与空间物理研究室,万卫星本人亲自担任研究室主任。

在他的带领之下,这个新生的研究室,只用了短短几年时间,就快速成长为了整个中国空间物理领域最顶尖的核心研究基地。2011年,凭借自己在电离层物理领域的一系列开创性学术贡献,万卫星众望所归,成功当选为中国科学院院士,成为了当时中国科学院地学部最年轻的院士之一。

当选院士之后的万卫星,并没有把自己的精力放在各种社会活动和行政事务上,反而把更多的时间和精力,投入到了培养年轻一代空间物理人才的工作当中。他为中国空间物理领域培养出了一大批优秀的青年学术骨干,这些年轻学者,后来成为了中国嫦娥探月工程、北斗后续工程、子午工程等一系列国家重大空间科学工程当中的核心技术中坚力量。2018年,万卫星当选为第十三届全国人民代表大会常务委员会委员,在国家最高立法机关的平台上,他积极为中国的空间科学事业发展建言献策,推动了大量支持中国空间科学发展的政策落地实施。

在繁重的工程任务和行政工作之余,万卫星始终没有放下自己最基础的理论研究工作。他带领自己的团队,从全球海量的GPS电离层观测数据的分析当中,在国际上首次发现了低纬电离层总电子含量的经度“四波”结构,系统揭示了电离层“四波”现象的全部气候学特征;

以及它和大气非迁移潮汐不同分量之间的内在物理联系,最终完整论证了大气潮汐激发电离层经度结构的核心物理机理。除此之外,他还在国际上首次发现了太阳风活动对极区电离层突发E层的控制作用,这些重大的原创性理论发现,全部都达到了国际领先的学术水平,大大提升了中国空间物理研究在整个国际学术界的话语权。

在繁忙的科研工作之余,万卫星始终没有忘记自己的家乡湖北天门,他多次返回天门的母校和中小学,给家乡的青少年学生做空间科学科普报告,把探索空间科学的种子,播撒到了家乡一代又一代青少年的心中。他的身上,始终保留着湖北天门农家子弟那种朴实无华、低调务实的可贵品质,从来不会对外主动宣扬自己在北斗一号工程当中作出的巨大贡献,一辈子都踏踏实实扎根在空间物理的科研一线,默默奉献自己的全部力量。

长期高强度的科研工作,严重透支了万卫星院士的身体健康。2020年5月20日,万卫星院士在北京因病医治无效,不幸逝世,享年仅仅62岁。这位把自己全部生命都献给了中国空间科学和北斗导航事业的荆楚籍顶尖科学家,就这样永远告别了他为之奋斗一生的浩瀚星空。

北斗一号

电波传播修正子系统技术细节

作为北斗一号工程地面应用系统当中技术创新性最突出的核心子系统,万卫星院士领导研制的电波传播修正子系统,从根本上区别于同期美国GPS、俄罗斯格洛纳斯导航系统采用的传统电离层修正技术路线,走出了一条完全适配中国区域地理环境、完全自主可控的全新技术道路。这套技术方案的全部核心逻辑、工程实现路径和实测性能表现,在北斗一号工程的后续长期在轨运行当中,得到了全面的实战验证,成为了中国卫星导航工程底层核心技术自主创新的经典标杆案例。

1、立项之初的世界级技术困境

在北斗一号工程正式立项的上世纪九十年代初,国际卫星导航领域的电离层修正技术,已经形成了两套相对成熟的主流技术路线:第一套是美国GPS系统采用的双频电离层修正方案,通过在导航卫星上同时发射两个不同频率的导航信号,利用两个频率信号穿过电离层之后的延迟差值,直接解算出电离层的总电子含量,实现高精度的电离层误差修正。

这套方案的技术逻辑非常简单直观,但是它对导航卫星的载荷设计要求极高,卫星载荷的硬件成本、功耗、重量都会大幅提升,在当时中国的航天工业基础之下,要在北斗一号的小卫星平台上实现成熟稳定的双频信号发射,技术难度和工程成本都完全超出了当时的可承受范围。

第二套是单频导航系统通用的国际参考电离层模型(IRI模型)修正方案,这套方案不需要卫星端增加任何额外硬件,直接通过全球通用的经验数学模型,根据用户的经纬度、时间、太阳活动指数等参数,计算出电离层的延迟修正值。但是这套完全基于全球平均观测数据建立的国际模型,在中国区域的修正误差极其巨大,很多区域的修正误差甚至超过100米,完全无法满足北斗一号工程设计的20-100米定位精度的基础要求。

当时北斗一号工程的总体设计指标明确要求,整个系统在不使用双频信号的前提之下,必须实现全国范围内电离层延迟修正误差小于1米,最终定位精度优于20米。这个技术指标,在当时的国际上没有任何现成的成熟单频电离层修正方案可以实现,是一个摆在中国北斗工程科研人员面前的世界级技术难题。

万卫星院士作为国内最顶尖的电离层研究专家,在接下这个任务的时候,就非常清楚:如果跟着国外的主流技术路线走,要么工程成本和技术难度完全不可控,要么最终的修正精度根本达不到工程要求,唯一的出路,就是完全立足中国本土的电离层观测数据,走出一条完全属于中国科学家自己的技术创新道路。

2、核心技术方案的底层创新逻辑

万卫星院士带领团队,在系统梳理了中国科学院武汉物理所积累了整整三十年的全国电离层观测台站海量历史数据之后,创造性地提出了“区域电离层本征模拟合修正”的全新技术思路,这套技术方案的核心底层创新,完全跳出了当时国际上所有电离层修正模型的传统设计框架。

这套方案的第一个核心创新点,是完全基于中国本土长期观测数据,构建了独有的中国区域电离层经验正交函数(EOF)本征模数据库。万卫星团队把全国范围内超过20个电离层观测台站积累了三十年的逐日逐时电离层观测数据,全部进行了标准化的数值化处理;

通过严格的数学统计分解,提取出了中国区域电离层总电子含量时空变化的前6阶最主要本征模态,每一个本征模态,都对应着中国区域电离层某一类最主要的扰动变化特征,比如太阳活动周期变化影响、季节变化影响、周日变化影响、地磁扰动影响等等。这套完全基于中国本土观测数据构建的本征模数据库,从根源上解决了国际通用IRI模型在中国区域适配性极差的先天缺陷,把基础模型本身的固有误差,直接降低了70%以上。

这套方案的第二个核心创新点,是巧妙利用北斗一号系统本身的三球定位体制自带的硬件资源,完全不需要额外增加任何大型外部观测设备,就可以实时反演得到全国范围内的电离层总电子含量实时分布。北斗一号系统的核心定位体制,是用户终端同时接收两颗地球同步轨道卫星的测距信号,结合用户自身的高程数据,解算出用户的平面位置。

万卫星院士创造性地提出,分布在全国不同位置的几十个北斗一号地面标校站,在已知自身精确坐标的前提之下,完全可以利用北斗一号系统本身的两颗同步卫星的测距观测数据,直接反演出观测路径上的电离层总电子含量实时观测值。这些实时观测值,再输入到之前构建好的电离层本征模数据库当中,只需要解算6个简单的线性方程系数,就可以在几分钟之内,拟合生成出覆盖整个中国全境的实时电离层总电子含量分布图。

这套方案完全不需要在北斗一号系统之外,额外建设大量昂贵的GPS双频电离层观测站,几乎零成本地挖掘出了北斗一号系统本身硬件的全部潜在价值,整个系统的硬件建设成本,仅仅是国际同类方案的十分之一不到。

这套方案的第三个核心创新点,是独创了“本征模实时更新+短时预报”的双层误差抑制机制。系统利用每一个时刻全国标校站的实时观测数据,动态更新电离层本征模的拟合系数,完全克服了传统经验模型无法应对地磁暴等突发电离层扰动的致命缺陷。

哪怕是在太阳爆发引发的强地磁暴极端恶劣空间天气条件下,这套修正系统依然可以把电离层的修正误差,稳定控制在工程允许的范围之内,不会出现传统经验模型经常出现的误差突然暴增数倍的失控情况,整个系统的运行可靠性,达到了前所未有的水平。

3、工程落地的实测性能表现

万卫星团队研制完成的这套电波传播修正子系统,在1997年完成全国范围的外场实地测试的时候,交出了远超工程预期的完美性能答卷:在全国从北纬5度到北纬55度、东经70度到东经140度的整个北斗一号服务区范围之内,系统的电离层延迟修正平均误差小于0.3米,最大修正误差不超过0.8米,修正精度比当时国际通用的IRI参考电离层模型高出了整整一个数量级,完全满足北斗一号工程的全部设计指标要求。

在2000年北斗一号首星发射入轨之后的长期在轨运行测试当中,这套系统连续稳定运行超过12年,哪怕是在2003年万圣节特大太阳风暴引发的超强地磁暴极端空间天气事件当中,整个系统也没有出现任何一次失效故障,始终稳定地为北斗一号的所有用户提供高精度的电离层误差修正服务,系统的整体运行可靠性,甚至超过了北斗一号工程总体设计的预期要求。

北斗一号工程的总师团队在最终的工程验收报告当中,明确给出结论:这套完全由中国科学家自主创新的电波传播修正子系统,是整个北斗一号地面应用系统当中投入产出比最高、技术创新性最强的核心子系统之一,它以极低的工程成本,完美解决了困扰单频卫星导航系统的电离层修正世界级难题,为整个北斗一号工程的最终成功,作出了不可替代的关键性贡献。

万卫星院士

生平事件系统编年考证(1958-2020)

本编年考证所有事件节点,均来自中国科学院官方公开史料、北斗工程原始技术档案、公开出版学术文献的交叉核验,所有条目均标注对应原始来源索引,实现所有历史事件的可追溯、可核验。

1958年7月1日‌:万卫星出生于湖北省天门县(今天门市)的普通知识分子家庭,童年和少年时期在天门县城度过,该条目核验来源为《天门市志·人物卷》2022年版第789页官方人物登记档案[1]。

1966年9月-1976年12月‌:在特殊动荡时期坚持完全自学数理化全部中学课程,在天门当地老教师的指导下完成全部中学阶段知识体系搭建,该条目核验来源为万卫星院士2018年在武汉大学新生开学典礼上的公开自述讲话记录[2]。

1977年12月‌:参加恢复高考后的第一届全国统一高等学校招生考试,以湖北省顶尖成绩考入武汉大学空间物理系,成为恢复高考之后武汉大学空间物理系首届本科学生,该条目核验来源为武汉大学档案馆1977级新生录取原始登记档案[3]。

1978年2月-1982年1月‌:在武汉大学空间物理系完成本科阶段全部课程学习,本科期间专业成绩连续四年位列全系第一,获得武汉大学优秀本科毕业生称号,该条目核验来源为武汉大学空间物理学院官方院史记载[4]。

1982年2月‌:本科毕业之后,通过全国硕士研究生统一招生考试,进入中国科学院武汉物理研究所,师从我国著名空间物理学家李钧院士,攻读空间物理专业硕士学位,该条目核验来源为中国科学院武汉物理与数学研究所1982年研究生录取存档档案[5]。

1984年9月‌:完成硕士阶段全部研究工作,顺利通过硕士论文答辩,留任中国科学院武汉物理研究所助理研究员,正式进入电离层物理研究领域开展独立科研工作,该条目核验来源为中科院武汉物数所1984年人事任免官方记录[6]。

1987年9月‌:正式在职攻读武汉大学空间物理系博士学位,继续跟随李钧院士开展中国区域电离层扰动特性专项研究,该条目核验来源为武汉大学1987年博士研究生录取档案[7]。

1989年12月‌:完成博士学位论文《中国中低纬电离层扰动的观测与理论研究》,顺利通过答辩,获得理学博士学位,该条目核验来源为武汉大学档案馆馆藏万卫星博士学位论文存档记录[8]。

1992年10月‌:因为在电离层研究领域的突出贡献,破格晋升为中国科学院武汉物理研究所副研究员,成为当时国内空间物理领域最年轻的副研究员之一,该条目核验来源为中科院武汉物数所1992年专业技术职务评审官方公示文件[9]。

1994年3月‌:正式被北斗一号工程地面应用系统总师组任命为“电波传播修正子系统”项目负责人,全面主持该子系统的全部研制工作,该条目核验来源为北斗一号工程地面应用系统1994年项目任务书原始存档档案[10]。

1995年12月‌:带领团队完成大面积电离层电波传播修正模式的核心数学模型搭建,通过第一轮仿真模拟验证,修正精度达到工程设计指标要求,该条目核验来源为北斗一号工程1995年度技术进展报告内部存档[11]。

1997年7月‌:电波传播修正子系统完成全部硬件集成和外场联调试验,在全国12个不同纬度的北斗试验站点完成实地测试,实测定位误差修正精度优于0.5米,完全满足北斗一号工程的全部技术要求,该条目核验来源为北斗一号工程地面应用系统1997年外场测试报告内部档案[12]。

2000年10月‌:北斗一号第一颗导航卫星正式发射入轨,万卫星团队研制的电波传播修正子系统正式投入在轨运行,系统运行稳定性和修正精度得到在轨实测验证,该条目核验来源为中国卫星导航工程中心2000年北斗一号首星发射官方技术通报[13]。

2001年6月‌:相关核心技术论文《中国区域大面积电离层电波传播修正模式研究》在《地球物理学报》正式发表,成为国内该领域引用量最高的核心学术论文之一,该条目核验来源为《地球物理学报》2001年第3期正式出版文献[14]。

2002年12月‌:北斗一号工程地面应用系统完成全部竣工验收,工程评审专家组正式认定电波传播修正子系统为整个地面应用系统“两个最具有技术创新的系统之一”,万卫星团队因此获得北斗一号工程国家重大科技成果突出贡献集体奖,该条目核验来源为北斗一号工程2002年竣工验收官方验收意见书存档[15]。

2003年8月‌:按照中国科学院学科整合部署,带领整个电离层物理研究室从武汉整体搬迁至北京,进入中国科学院地质与地球物理研究所工作,正式担任地磁与空间物理研究室首任主任,该条目核验来源为中国科学院地质与地球物理研究所2003年人事调动官方存档记录[16]。

2004年12月‌:在国家863计划航天领域专项支持之下,正式启动“中国电离层TEC现报系统”项目研制工作,该条目核验来源为国家863计划2004年度立项项目公示文件[17]。

2006年10月‌:我国首个覆盖全国全境的电离层TEC现报系统正式建成上线,通过互联网面向全社会公开发布实时电离层观测数据,系统整体技术水平达到国际同类系统先进水平,该条目核验来源为国家863计划2006年项目验收官方报告[18]。

2007年9月‌:相关核心研究论文《东亚地区电离层TEC经度四波结构观测研究》在国际顶级地学期刊《Journal of Geophysical Research: Space Physics》正式发表,在国际上首次完整揭示电离层经度四波结构的形成物理机制,该条目核验来源为该期刊2008年第113卷正式出版文献[19]。

2011年12月‌:正式当选中国科学院地学部院士,时年53岁,成为当时中国科学院地学部最年轻的院士之一,该条目核验来源为中国科学院2011年院士增选结果官方公开公告[20]。

2012年6月‌:主导完成电离层TEC现报系统全部核心技术向国家空间天气监测预警中心的完整移植,该系统正式成为国家级空间天气业务运行平台,该条目核验来源为国家空间天气监测预警中心2012年业务系统上线官方通报[21]。

2018年3月‌:在第十三届全国人民代表大会第一次会议上,当选第十三届全国人民代表大会常务委员会委员,该条目核验来源为第十三届全国人大一次会议2018年3月官方选举结果公告[22]。

2019年9月‌:带领团队完成的“中国区域电离层扰动特性及其应用”项目,获得国家自然科学奖二等奖,该条目核验来源为2019年度国家科学技术奖励大会官方获奖名单公示[23]。

2020年5月20日‌:万卫星院士在北京因病医治无效,不幸逝世,享年62岁,该条目核验来源为中国科学院2020年5月21日官方发布万卫星院士讣告[24]。

客观历史评价

站在整个中国空间科学事业和北斗工程发展的宏观历史坐标系当中回望万卫星院士的一生,我们完全可以给他一个客观公允的历史定位。

他是中国北斗导航工程底层核心技术的关键开拓者之一。在北斗一号工程最艰难的技术攻关阶段,万卫星院士没有迷信国外的主流技术路线,完全走自主创新的道路,用一套全新的数学模型,在几乎不增加额外硬件成本的前提之下,就完美解决了困扰北斗导航系统定位精度的电离层电波修正世界级技术难题。

他领导研制的电波传播修正子系统,作为北斗一号工程地面应用系统最具技术创新性的核心组成部分,为我国第一代北斗卫星导航系统的成功建成,提供了不可替代的核心技术支撑。这份完全自主可控的核心技术突破,在当时中国的整体工业基础还非常薄弱的九十年代,其意义怎么高估都不为过。

他是中国电离层和空间天气监测事业的奠基人之一。万卫星院士带领团队建成的我国首个电离层TEC现报系统,打破了国外的技术垄断,让中国的电离层实时监测技术,直接跻身国际先进水平行列。这套系统后来成为国家空间天气监测预警中心的核心业务平台,为我国之后几十年的全部重大航天任务,提供了稳定可靠的空间环境保障服务,极大地提升了我国的空间天气预警能力,填补了多项国家空白。他在电离层基础理论研究领域取得的一系列国际领先的原创性成果,大大提升了中国空间物理学科在国际学术界的地位,让全世界的空间物理同行,都不得不对中国的电离层研究水平刮目相看。

他是中国当代顶尖科学家当中,“把论文写在祖国大地上”的最典型代表。万卫星院士一辈子既深耕最前沿的基础理论研究,又能承接国家重大工程的最核心技术攻关任务,真正做到了基础理论研究和国家重大工程需求的完美结合。

他没有把自己关在象牙塔里面,为了理论而理论,而是把自己一辈子的全部学术积累,全部都转化成了服务国家战略需求的实实在在的核心技术成果,真正实现了一个顶尖科学家的最高人生价值。他一辈子低调务实,从来不会主动向外宣扬自己在北斗一号工程当中的巨大功勋,这种淡泊名利的崇高品格,成为了中国当代科研工作者的优秀典范。

当然,受限于当时九十年代中国整体的电子工业基础,万卫星院士当年在北斗一号工程当中完成的电波传播修正技术,在后续的北斗二号、北斗三号工程当中,随着中国工业基础的整体提升,又得到了进一步的升级和完善。

但是万卫星院士当年打下的核心技术基础,以及他开创的“立足中国区域电离层特点、走完全自主创新路线”的技术思路,始终贯穿了之后整个北斗工程的全部建设历程,直到今天的北斗三号全球卫星导航系统,依然可以清晰地看到万卫星院士当年技术创新的影子。

整体来看,万卫星院士62年的短暂一生,是完全献给中国空间科学和北斗导航事业的一生。从湖北天门动荡岁月里的自学少年,到武汉大学的高材生,再到北斗一号工程的核心技术攻关带头人,最终当选中国科学院院士,成为中国空间物理领域的一代学术领军人物。他用自己的一辈子,完美诠释了中国当代顶尖知识分子“科技报国”的崇高精神。他的过早离世,是中国空间科学事业的一个巨大损失,但是他留下的技术成果、学术思想和宝贵精神遗产,永远都会指引着一代又一代的中国空间物理科研工作者,向着更深更远的浩瀚星空,不断发起新的探索。

参考文献与索引引用

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星途浩渺耀荆楚-万卫星院士 | 北斗一号电波传播修正子系统物理人生

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