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11月5日(ri)19點45分，我國(guo)在西(xi)昌衛(wei)星(xing)(xing)發射中心(xin)用長(chang)征(zheng)三號(hao)乙/遠征(zheng)一(yi)號(hao)運載火箭(jian)，以“一(yi)箭(jian)雙星(xing)(xing)”方式成功發射第24、25顆北(bei)(bei)斗(dou)導航衛(wei)星(xing)(xing)。這兩顆衛(wei)星(xing)(xing)是我國(guo)北(bei)(bei)斗(dou)三號(hao)第一(yi)、二顆組網(wang)衛(wei)星(xing)(xing)，開啟了北(bei)(bei)斗(dou)衛(wei)星(xing)(xing)導航系(xi)統全球組網(wang)的(de)新時代。在“一(yi)箭(jian)雙星(xing)(xing)”成功發射背后，凝聚了多家央企的(de)智慧力量。

航天科工：筑就火箭衛星“鋼筋鐵骨” 使其“耳聰目明”

中國(guo)航天科工(gong)集團公司(si)在北斗三(san)(san)號工(gong)程中承(cheng)擔了原子鐘、聲表面波濾波器(qi)、蓄電(dian)池、緊固件(jian)、連接器(qi)等關鍵產品的研制生(sheng)產和(he)軟件(jian)測評等保(bao)障(zhang)工(gong)作。航天科工(gong)高度重視北斗三(san)(san)號工(gong)程的配套和(he)服務保(bao)障(zhang)工(gong)作，以(yi)強烈(lie)的使命感、責(ze)任感、緊迫(po)感，嚴格抓好質量管控，保(bao)證各配套產品安全可靠(kao)，確保(bao)飛行任務圓滿(man)成功，用實際行動(dong)貫徹落實黨的十九大精神。

在(zai)北斗(dou)衛星的(de)上(shang)行和下行信(xin)(xin)號中，時(shi)間信(xin)(xin)息是最重要(yao)的(de)控制信(xin)(xin)息和定位依(yi)據(ju)。用戶定位信(xin)(xin)息準確(que)的(de)前提是各衛星本地時(shi)間的(de)高(gao)度統一，而維持(chi)衛星時(shi)間準確(que)性的(de)守時(shi)設(she)備(bei)就(jiu)是原子鐘(zhong)。因此，原子鐘(zhong)被稱為導(dao)航衛星的(de)心臟(zang)，是一個國家能(neng)否具備(bei)獨(du)立發(fa)展導(dao)航系統能(neng)力的(de)核(he)心標志之(zhi)一。

航(hang)天科工二(er)院203所為(wei)北(bei)斗三(san)號衛星提供了(le)高(gao)精度的(de)星載氫原子(zi)(zi)鐘、星載銣原子(zi)(zi)鐘等產品。其突出(chu)的(de)產品可靠(kao)性和(he)優(you)良(liang)的(de)性能，為(wei)北(bei)斗衛星導航(hang)系統的(de)精準定位打下(xia)了(le)堅(jian)實(shi)基礎。伴(ban)隨長征三(san)號乙(yi)/遠征一號運(yun)載火(huo)箭(jian)成功飛天的(de)，還有(you)十院航(hang)天電器(qi)公司研制生產的(de)上萬個多型(xing)宇航(hang)連接器(qi)。它們作為(wei)火(huo)箭(jian)的(de)“血脈通道”，具有(you)體積(ji)小(xiao)、重(zhong)量輕、系列化程(cheng)度高(gao)、接點密(mi)度高(gao)、抗(kang)振性能優(you)等特點，能夠順暢、準確地傳遞各種信號指令，使火(huo)箭(jian)動作規范、準確。

十院梅嶺電(dian)源公司研制生產的鋅銀蓄電(dian)池(chi)組和充放電(dian)檢測設(she)備，在本次發(fa)射任(ren)務中共有(you)10種11臺(tai)配(pei)套。航天精工數(shu)以萬計(ji)的高(gao)性能(neng)(neng)緊(jin)固件在此次任(ren)務中連結機(ji)(ji)構、緊(jin)扣系(xi)統，以可靠的質(zhi)量和技術保障(zhang)能(neng)(neng)力，將各零（部）件連接成一個有(you)機(ji)(ji)的整體，筑就了火箭和衛星(xing)的一身(shen)“鋼筋鐵(tie)骨(gu)”。

作為(wei)(wei)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)導航中的(de)(de)核心元器(qi)(qi)件，聲表(biao)面波(bo)濾波(bo)器(qi)(qi)直接影響導航系統的(de)(de)精度及作用距離。二院23所生產(chan)(chan)的(de)(de)聲表(biao)面波(bo)濾波(bo)器(qi)(qi)安裝在衛(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)接收機上，對宇宙中各類噪音、雜波(bo)進行(xing)過濾，讓衛(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)通信更加(jia)清晰明朗。該產(chan)(chan)品已為(wei)(wei)北斗衛(wei)星(xing)(xing)(xing)導航系統建設服務十年，優(you)質(zhi)的(de)(de)產(chan)(chan)品性(xing)能讓北斗衛(wei)星(xing)(xing)(xing)始終(zhong)保持著“耳(er)聰目明”的(de)(de)工作狀態(tai)。

三院304所項(xiang)目團(tuan)隊將十余年來(lai)積累的(de)(de)飛航(hang)(hang)軟(ruan)件(jian)評測驗(yan)證(zheng)技術經驗(yan)也推(tui)廣到了北(bei)斗項(xiang)目任務(wu)。針對導航(hang)(hang)的(de)(de)核心部件(jian)——導航(hang)(hang)任務(wu)處(chu)理機開展軟(ruan)件(jian)可(ke)靠性(xing)安全性(xing)分(fen)析(xi)(xi)與驗(yan)證(zheng)，充分(fen)應用自主研發(fa)的(de)(de)半實物可(ke)靠性(xing)驗(yan)證(zheng)平臺(tai)，構建了175種導航(hang)(hang)處(chu)理機故障集，開辟了多(duo)層面分(fen)析(xi)(xi)、多(duo)技術融(rong)合(he)、故障注入(ru)仿真的(de)(de)可(ke)靠性(xing)驗(yan)證(zheng)新模式，有效(xiao)保障任務(wu)進行。其有關成(cheng)果(guo)已列入(ru)北(bei)斗系列衛(wei)星成(cheng)果(guo)的(de)(de)整星預案中，為北(bei)斗后(hou)續軟(ruan)件(jian)的(de)(de)可(ke)靠性(xing)安全性(xing)提供(gong)了有力支撐。

中國電科：多功能芯片“眼睛” 讓衛星更安全智慧

中(zhong)國電科(ke)作為中(zhong)國第二代(dai)衛星導航系統重大專項領導小組成(cheng)員(yuan)單(dan)位(wei)，在本(ben)次任務中(zhong)，網絡通信子(zi)集(ji)團39所(suo)(suo)、54所(suo)(suo)，聲光電磁子(zi)集(ji)團、儀(yi)器儀(yi)表、11所(suo)(suo)、12所(suo)(suo)、13所(suo)(suo)、21所(suo)(suo)、23所(suo)(suo)、55所(suo)(suo)、中(zhong)科(ke)芯(xin)（58所(suo)(suo)）等近20家科(ke)研(yan)單(dan)位(wei)給衛星提供了(le)多(duo)套拋物面天線及2萬余只全國產化關鍵元(yuan)器件，在身上注入了(le)電科(ke)“元(yuan)素”，為“北斗三號”高(gao)精度、高(gao)連續、高(gao)穩(wen)定在軌(gui)運行提供了(le)強大技(ji)術支撐(cheng)。

國產自主“芯”為安全基石。作為(wei)電子系統(tong)的基本組成，元器件的可(ke)靠性是影響運載火箭高可(ke)靠性的關鍵(jian)因素，牽一(yi)發(fa)而動(dong)全身。據介紹，在(zai)執行(xing)發(fa)射任(ren)務(wu)中，我國通常會面(mian)臨一(yi)些(xie)核心單(dan)機(ji)國際禁運的急迫現實(shi)，許多關鍵(jian)環節不能夠自主掌控。

面臨2020年全球組網(wang)目標必須實現(xian)的(de)(de)急迫現(xian)實，中國(guo)電科團隊(dui)自主研發了(le)大批航天(tian)用(yong)全國(guo)產的(de)(de)關鍵器件，有效解決了(le)替代(dai)進口的(de)(de)問題，使系統更(geng)加可信可控，確保為任務(wu)提供安全可靠(kao)的(de)(de)服(fu)務(wu)。

在本次(ci)任(ren)務中，中國(guo)電科為衛(wei)星提供了(le)總(zong)線(xian)電路、多功能芯(xin)片(pian)等核心全國(guo)產化芯(xin)片(pian)。由中科芯(xin)（58所）自主研發的(de)(de)(de)總(zong)線(xian)電路，應用于雙(shuang)星上(shang)“核心大腦(nao)”星載計算(suan)機(ji)中的(de)(de)(de)有效載荷分系統，是實現信息(xi)通暢的(de)(de)(de)關鍵元素(su)。

“有效載荷是(shi)航(hang)天(tian)器在(zai)軌完(wan)成航(hang)天(tian)使命的最重(zhong)要(yao)的一(yi)個(ge)分系統(tong)。如(ru)果說有效載荷分系統(tong)是(shi)一(yi)條信息(xi)高速公(gong)路，應用在(zai)有效載荷分系統(tong)中的總(zong)線(xian)電(dian)路就(jiu)如(ru)同高速公(gong)路上的各個(ge)出(chu)口和通道，負責各類(lei)命令、數據的通信和交(jiao)互，實現高速的通信，共同完(wan)成有效載荷分系統(tong)的重(zhong)要(yao)任務。”中科芯（58所）總(zong)線(xian)技(ji)術(shu)帶頭(tou)人劉士(shi)全介紹說。

該項目(mu)在(zai)國內(nei)尚屬(shu)首次，設計、工藝(yi)、測試驗證難度均(jun)非常大。劉士全帶領(ling)團(tuan)隊(dui)經過改進優化(hua)后，最(zui)終實現(xian)電路性能(neng)超越(yue)國外同類產品，電路可靠性更(geng)(geng)優。有了(le)更(geng)(geng)加暢(chang)通的(de)出口，中國電科還為衛(wei)星(xing)配(pei)備了(le)更(geng)(geng)加清晰的(de)多(duo)功能(neng)芯(xin)片“眼睛”和無(wu)磁變(bian)容管(guan)精準“手(shou)表”，讓衛(wei)星(xing)更(geng)(geng)安全、智慧。

由55所研制的(de)星間鏈路系(xi)(xi)統(tong)的(de)多功(gong)能(neng)芯片(pian)用(yong)于(yu)天線波(bo)束掃描定(ding)位(wei)系(xi)(xi)統(tong)中，實現對目標(biao)的(de)精(jing)確定(ding)位(wei)和掃描，就像是(shi)為(wei)衛星安(an)上(shang)了“眼睛”，讓衛星能(neng)夠看清地面或周圍的(de)物體。該多功(gong)能(neng)芯片(pian)是(shi)國內砷化鎵E/D工藝多功(gong)能(neng)首次(ci)批量應用(yong)于(yu)星載系(xi)(xi)統(tong)，其采(cai)用(yong)砷化鎵E/D工藝進行高密(mi)度集成，可有效降低整(zheng)機體積、重量等指標(biao)，為(wei)星載相控陣系(xi)(xi)統(tong)的(de)波(bo)束變化提供芯片(pian)支撐。

“在宇航領域(yu)，為(wei)避免電磁波對器件(jian)(jian)(jian)(jian)產生干(gan)擾，必須采用(yong)無磁器件(jian)(jian)(jian)(jian)。此前我國采用(yong)國外進口無磁器件(jian)(jian)(jian)(jian)，價格昂貴，渠(qu)道困難，在國內(nei)此類器件(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)研(yan)制(zhi)尚屬(shu)空白。”55所專(zhuan)家韓鈞表(biao)示。

為(wei)確保衛星的(de)(de)安全可控，韓鈞和團隊(dui)成員創新拼搏，研發了(le)探測器的(de)(de)消磁(ci)利器——無(wu)磁(ci)變(bian)容管。“無(wu)磁(ci)變(bian)容管是原子鐘晶振的(de)(de)重要組成原件。晶振的(de)(de)作用是給衛星提供基(ji)準時間，就像是給每(mei)顆衛星戴(dai)上了(le)一塊‘手表’，有了(le)國產無(wu)磁(ci)變(bian)容管這(zhe)個重要件，‘手表’將更加精準、安全。”

架起“天線之網”。衛星上天(tian)(tian)后，為實時掌握來自“星星”的位置，中國電科(ke)架起了“天(tian)(tian)線之網”，猶如一條看不見的風箏線，為任務正(zheng)常運(yun)行提供指(zhi)揮決(jue)策。

“北斗三(san)號”地面(mian)運(yun)控(kong)系(xi)統(tong)中(zhong)，網絡通(tong)信子集團39所研發的拋物面(mian)天線(xian)實現了(le)對衛星(xing)的自動跟(gen)蹤，從而保證天線(xian)電(dian)軸可以始終準確地指向(xiang)衛星(xing)，為地面(mian)運(yun)控(kong)系(xi)統(tong)提供了(le)一條高品(pin)質(zhi)的、傳輸時延(yan)和相位(wei)中(zhong)心(xin)穩定的上下行射頻通(tong)道，填補了(le)我國(guo)在此領域的空白。

在這個運(yun)控(kong)系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)，天(tian)線(xian)伺服(fu)控(kong)制無人(ren)值守(shou)技(ji)術，可使(shi)天(tian)線(xian)根(gen)據系(xi)(xi)統(tong)播發的預推衛星(xing)(xing)星(xing)(xing)歷和地面站坐標計算(suan)天(tian)線(xian)方位(wei)俯仰引導角度，從而實(shi)現對衛星(xing)(xing)的跟(gen)(gen)(gen)(gen)蹤(zong)，任務結束(shu)后天(tian)線(xian)自(zi)動收藏，減少了人(ren)為操控(kong)失誤，提(ti)高了系(xi)(xi)統(tong)的可靠性(xing)。單(dan)脈沖/程(cheng)序混合跟(gen)(gen)(gen)(gen)蹤(zong)技(ji)術的運(yun)用，可使(shi)天(tian)線(xian)一旦(dan)發現滿足跟(gen)(gen)(gen)(gen)蹤(zong)條件(jian)的目(mu)標，則自(zi)動進(jin)入自(zi)跟(gen)(gen)(gen)(gen)蹤(zong)，同時在自(zi)跟(gen)(gen)(gen)(gen)蹤(zong)過程(cheng)中(zhong)，如(ru)果(guo)目(mu)標跟(gen)(gen)(gen)(gen)丟(diu)了，系(xi)(xi)統(tong)可通過系(xi)(xi)統(tong)判斷再次發現目(mu)標進(jin)行跟(gen)(gen)(gen)(gen)蹤(zong)。

目前(qian)，39所還(huan)承研(yan)了“北(bei)斗(dou)(dou)三號”地面系統45米(mi)天(tian)線，將大口(kou)徑高精度天(tian)線的(de)(de)保型設計技術成(cheng)功運用到(dao)方案設計中，使得天(tian)線具(ju)有(you)更高的(de)(de)表(biao)面精度、更優(you)的(de)(de)天(tian)線效率(lv)，建成(cheng)后將是國(guo)內最大口(kou)徑的(de)(de)轉臺式全動天(tian)線；在建的(de)(de)全空域多目標統一測(ce)控天(tian)線，主(zhu)要用于(yu)完成(cheng)北(bei)斗(dou)(dou)導航衛(wei)星(xing)的(de)(de)所有(you)類(lei)型在軌(gui)(gui)衛(wei)星(xing)長(chang)期(qi)測(ce)控管理任(ren)務(wu)，也(ye)可同時(shi)為地球同步軌(gui)(gui)道、中軌(gui)(gui)和低軌(gui)(gui)衛(wei)星(xing)3類(lei)軌(gui)(gui)道衛(wei)星(xing)提(ti)供測(ce)控服務(wu)，該設備建成(cheng)后將極大提(ti)升我(wo)國(guo)衛(wei)星(xing)測(ce)控能力；此外，數十套監測(ce)天(tian)線及多頻天(tian)線將遍布全國(guo)，為北(bei)斗(dou)(dou)衛(wei)星(xing)在軌(gui)(gui)監測(ce)提(ti)供可靠(kao)保障。

信號“放大鏡”。北斗(dou)衛(wei)星(xing)導航(hang)系統可(ke)以在(zai)全(quan)球范圍內全(quan)天候、全(quan)天時為各類用戶提供高(gao)精度(du)、高(gao)可(ke)靠定位、導航(hang)、授時服務，并具有獨特的(de)短報文通信功能。其中，要保持導航(hang)系統授時校頻的(de)高(gao)精度(du)，衛(wei)星(xing)必須配有高(gao)穩(wen)定度(du)、高(gao)精度(du)的(de)原子鐘。

“目前，我國的北斗(dou)導航系(xi)統(tong)(tong)采用了氫原(yuan)子鐘(zhong)(zhong)。根據(ju)量子理論，原(yuan)子能態(tai)躍遷決定頻(pin)率(lv)，該(gai)頻(pin)率(lv)信(xin)號穩定度極高。”聲(sheng)光電磁(ci)子集團高級工程師楊桃(tao)均介紹說。他同時(shi)表示，由于(yu)該(gai)信(xin)號的頻(pin)點及幅度等原(yuan)因，該(gai)信(xin)號需進行變頻(pin)、鎖相、放大等處理，才能作為北斗(dou)系(xi)統(tong)(tong)的時(shi)鐘(zhong)(zhong)應用。

“前期，采(cai)用(yong)(yong)過晶(jing)體(ti)振(zhen)蕩(dang)器(qi)(qi)(qi)及(ji)介質振(zhen)蕩(dang)器(qi)(qi)(qi)等(deng)作(zuo)為(wei)變頻(pin)處理(li)的(de)本振(zhen)信號(hao)源，但(dan)考慮高可(ke)靠(kao)(kao)的(de)星載(zai)應用(yong)(yong)，我(wo)們最終確(que)定(ding)了(le)(le)頻(pin)率(lv)準確(que)度(du)更高而體(ti)積(ji)更小(xiao)的(de)聲(sheng)表面(mian)波(bo)振(zhen)蕩(dang)器(qi)(qi)(qi)作(zuo)為(wei)本振(zhen)信號(hao)源。”楊桃均說，聲(sheng)表面(mian)波(bo)振(zhen)蕩(dang)器(qi)(qi)(qi)可(ke)直接工作(zuo)于L波(bo)段(duan)，聲(sheng)表面(mian)波(bo)振(zhen)蕩(dang)器(qi)(qi)(qi)可(ke)直接工作(zuo)于L波(bo)段(duan)，綜合考慮體(ti)積(ji)、可(ke)靠(kao)(kao)性和抗振(zhen)動等(deng)因素，更適(shi)用(yong)(yong)于北斗原(yuan)子鐘。該型產(chan)品(pin)在國內(nei)率(lv)先(xian)實現(xian)了(le)(le)星載(zai)實用(yong)(yong)，達到了(le)(le)體(ti)積(ji)小(xiao)、溫漂低、功率(lv)波(bo)動小(xiao)、低相噪等(deng)高穩定(ding)、高可(ke)靠(kao)(kao)的(de)目標，綜合性能指標處于國內(nei)領先(xian)、國際先(xian)進，對于實現(xian)氫鐘小(xiao)型化、高穩定(ding)度(du)、高精度(du)起到了(le)(le)非常關(guan)鍵的(de)作(zuo)用(yong)(yong)。

要確保(bao)提供精準的(de)(de)服務，信號必須清(qing)(qing)楚(chu)、連續。有了中(zhong)國電科提供的(de)(de)空間行波管、激光反射器等(deng)信號“放大器”，清(qing)(qing)晰(xi)的(de)(de)信號不再是“夢”。

12所提(ti)供的全國產(chan)(chan)化(hua)L波(bo)(bo)(bo)段空(kong)間行(xing)波(bo)(bo)(bo)管系列(lie)產(chan)(chan)品和S波(bo)(bo)(bo)段空(kong)間行(xing)波(bo)(bo)(bo)管是北斗三(san)號導航衛星的核心單(dan)機(ji)，可實現衛星對地定位信號的放大。

據12所(suo)L、S波段(duan)(duan)空(kong)間(jian)(jian)行波管專家王(wang)賀飛介紹(shao)說，前期，國外一直(zhi)對可用(yong)于(yu)導航衛星的(de)L、S波段(duan)(duan)空(kong)間(jian)(jian)行波管實施嚴格的(de)技術(shu)封鎖和(he)產品禁運(yun)(yun)，中國電科立足于(yu)現實技術(shu)積(ji)累，通過(guo)設(she)計、分析、驗(yan)證的(de)無(wu)數(shu)次(ci)迭代(dai)，終于(yu)攻克了(le)(le)多項技術(shu)難(nan)關，研制出具有高功率、高效(xiao)率和(he)高可靠(kao)性(xing)的(de)產品，成功打破(po)國際禁運(yun)(yun)，綜合(he)性(xing)能指標達到(dao)國際先(xian)進水平，創(chuang)造了(le)(le)國產化空(kong)間(jian)(jian)行波管批(pi)(pi)量(liang)生(sheng)產、批(pi)(pi)量(liang)交付(fu)、批(pi)(pi)量(liang)在軌應(ying)用(yong)的(de)紀錄(lu)，確保全球導航系統提(ti)供高精度、高穩定性(xing)定位和(he)導航服務。

此外，11所研制的激光反(fan)射器，作為衛星艙外有效搭載設(she)備，能夠增(zeng)強(qiang)目標表面對激光信號(hao)的反(fan)射，是國內首(shou)批設(she)計壽命十(shi)年以上(shang)、全(quan)國產化中軌道激光反(fan)射器。