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11月5日19點45分，我國(guo)在西昌衛(wei)星(xing)(xing)(xing)發(fa)射(she)中心用長征(zheng)三號乙(yi)/遠征(zheng)一(yi)號運(yun)載火(huo)箭(jian)，以(yi)“一(yi)箭(jian)雙星(xing)(xing)(xing)”方(fang)式成功發(fa)射(she)第24、25顆北斗(dou)導航(hang)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)。這兩顆衛(wei)星(xing)(xing)(xing)是我國(guo)北斗(dou)三號第一(yi)、二顆組(zu)(zu)網衛(wei)星(xing)(xing)(xing)，開啟了北斗(dou)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)導航(hang)系統全球組(zu)(zu)網的(de)新時代(dai)。在“一(yi)箭(jian)雙星(xing)(xing)(xing)”成功發(fa)射(she)背后，凝聚了多(duo)家央企的(de)智慧(hui)力量。

航天科工：筑就火箭衛星“鋼筋鐵骨” 使其“耳聰目明”

中國航(hang)天科(ke)工(gong)集(ji)團公司在北(bei)斗三號(hao)工(gong)程(cheng)中承擔(dan)了原子(zi)鐘、聲(sheng)表(biao)面波濾波器、蓄電池(chi)、緊(jin)固件(jian)、連接(jie)器等(deng)(deng)關(guan)鍵產(chan)品的(de)研制生產(chan)和軟件(jian)測評等(deng)(deng)保(bao)障工(gong)作。航(hang)天科(ke)工(gong)高度重視北(bei)斗三號(hao)工(gong)程(cheng)的(de)配套和服務保(bao)障工(gong)作，以強烈的(de)使命感(gan)、責任(ren)(ren)感(gan)、緊(jin)迫感(gan)，嚴格抓(zhua)好(hao)質量管控，保(bao)證各(ge)配套產(chan)品安全(quan)可靠，確保(bao)飛行(xing)任(ren)(ren)務圓(yuan)滿成功，用(yong)實際行(xing)動貫(guan)徹落實黨的(de)十(shi)九大(da)精神。

在北斗衛星的(de)(de)(de)上行和(he)下行信(xin)號(hao)中，時(shi)間(jian)信(xin)息是(shi)(shi)最重要的(de)(de)(de)控制信(xin)息和(he)定位依據。用戶定位信(xin)息準(zhun)確(que)的(de)(de)(de)前提是(shi)(shi)各衛星本地(di)時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)高(gao)度統(tong)一，而維持衛星時(shi)間(jian)準(zhun)確(que)性(xing)的(de)(de)(de)守時(shi)設備(bei)就是(shi)(shi)原(yuan)子(zi)鐘(zhong)。因(yin)此，原(yuan)子(zi)鐘(zhong)被稱(cheng)為(wei)導(dao)航衛星的(de)(de)(de)心(xin)臟，是(shi)(shi)一個(ge)國家能(neng)否具(ju)備(bei)獨(du)立(li)發展(zhan)導(dao)航系(xi)統(tong)能(neng)力的(de)(de)(de)核心(xin)標志(zhi)之一。

航天科工二(er)院203所為(wei)北斗(dou)三(san)號(hao)衛星提供了高(gao)精度的星載氫原(yuan)子(zi)(zi)鐘、星載銣原(yuan)子(zi)(zi)鐘等產(chan)(chan)品(pin)。其突出(chu)的產(chan)(chan)品(pin)可靠性和(he)優良的性能，為(wei)北斗(dou)衛星導航系統的精準(zhun)定位打下(xia)了堅實基礎(chu)。伴隨長征(zheng)三(san)號(hao)乙/遠征(zheng)一號(hao)運載火箭成功飛天的，還有十院航天電器公司研制(zhi)生產(chan)(chan)的上萬個多型宇航連接器。它們(men)作為(wei)火箭的“血(xue)脈通道”，具有體積小、重量輕、系列化程度高(gao)、接點密度高(gao)、抗振性能優等特點，能夠順暢、準(zhun)確地傳(chuan)遞各種信(xin)號(hao)指(zhi)令，使火箭動作規范(fan)、準(zhun)確。

十院梅嶺(ling)電源公司研制(zhi)生(sheng)產的鋅銀蓄電池(chi)組和充放電檢測設(she)備，在(zai)本(ben)次發(fa)射任(ren)務(wu)中共有10種11臺配(pei)套(tao)。航天精工數以萬計的高性能緊固(gu)件在(zai)此次任(ren)務(wu)中連結機(ji)(ji)構、緊扣系統，以可靠的質量和技術保障能力，將(jiang)各零（部）件連接成(cheng)一個有機(ji)(ji)的整(zheng)體，筑就了(le)火箭和衛(wei)星的一身“鋼筋鐵骨”。

作為衛(wei)(wei)星(xing)導航(hang)中的(de)(de)(de)核(he)心(xin)元器(qi)件，聲表面(mian)波濾波器(qi)直(zhi)接影響導航(hang)系統(tong)的(de)(de)(de)精度及(ji)作用(yong)距離。二院23所生產的(de)(de)(de)聲表面(mian)波濾波器(qi)安裝在衛(wei)(wei)星(xing)的(de)(de)(de)接收機(ji)上，對宇宙(zhou)中各類噪音、雜波進行過濾，讓衛(wei)(wei)星(xing)的(de)(de)(de)通(tong)信更加清晰明朗。該產品已為北斗(dou)衛(wei)(wei)星(xing)導航(hang)系統(tong)建(jian)設服(fu)務十年，優質的(de)(de)(de)產品性能讓北斗(dou)衛(wei)(wei)星(xing)始終保(bao)持(chi)著“耳(er)聰目明”的(de)(de)(de)工作狀(zhuang)態。

三院304所項目團隊將(jiang)十余(yu)年來積累的(de)飛航軟(ruan)件評測驗(yan)(yan)證(zheng)技(ji)(ji)術(shu)經驗(yan)(yan)也推廣到(dao)了(le)(le)北斗項目任務。針對導航的(de)核(he)心(xin)部件——導航任務處理(li)機開展軟(ruan)件可靠性(xing)(xing)安全(quan)性(xing)(xing)分(fen)(fen)析與(yu)驗(yan)(yan)證(zheng)，充分(fen)(fen)應用自主研發(fa)的(de)半實物可靠性(xing)(xing)驗(yan)(yan)證(zheng)平臺，構建(jian)了(le)(le)175種導航處理(li)機故障(zhang)集，開辟(pi)了(le)(le)多(duo)層面分(fen)(fen)析、多(duo)技(ji)(ji)術(shu)融合、故障(zhang)注入(ru)仿(fang)真(zhen)的(de)可靠性(xing)(xing)驗(yan)(yan)證(zheng)新模式，有效保障(zhang)任務進行。其有關(guan)成果(guo)已列(lie)入(ru)北斗系列(lie)衛星(xing)成果(guo)的(de)整星(xing)預案中，為(wei)北斗后續軟(ruan)件的(de)可靠性(xing)(xing)安全(quan)性(xing)(xing)提(ti)供了(le)(le)有力支(zhi)撐。

中國電科：多功能芯片“眼睛” 讓衛星更安全智慧

中國電科作(zuo)為中國第(di)二(er)代衛星導(dao)(dao)航系統(tong)重大專(zhuan)項領導(dao)(dao)小組成員單(dan)位(wei)，在(zai)本次任務中，網絡(luo)通信子集(ji)團39所、54所，聲光(guang)電磁子集(ji)團、儀(yi)器(qi)儀(yi)表、11所、12所、13所、21所、23所、55所、中科芯（58所）等(deng)近20家(jia)科研單(dan)位(wei)給衛星提供了多套拋物面天線及2萬(wan)余只(zhi)全國產化關鍵(jian)元器(qi)件，在(zai)身上注入了電科“元素”，為“北斗三號”高(gao)精度(du)、高(gao)連續、高(gao)穩(wen)定(ding)在(zai)軌運行提供了強大技術支撐(cheng)。

國產自主“芯”為安全基石。作(zuo)為電子系(xi)統的(de)基本組成，元器件的(de)可靠(kao)(kao)性是(shi)影(ying)響運(yun)載(zai)火(huo)箭高可靠(kao)(kao)性的(de)關鍵(jian)因素(su)，牽一(yi)發而動全身。據介紹，在(zai)執(zhi)行發射任(ren)務中，我(wo)國通常會面臨一(yi)些核心單(dan)機國際禁運(yun)的(de)急迫現(xian)實，許多關鍵(jian)環(huan)節不(bu)能夠自主掌控。

面臨2020年全球組(zu)網目標必須實現(xian)的急迫現(xian)實，中國電科(ke)團隊自(zi)主研(yan)發了大批航天用全國產的關鍵器件(jian)，有效解決了替代進口的問(wen)題，使系(xi)統更加可(ke)信可(ke)控，確保為任務提供安全可(ke)靠(kao)的服務。

在本(ben)次任務(wu)中(zhong)(zhong)，中(zhong)(zhong)國電(dian)科(ke)(ke)為衛星提供(gong)了總線(xian)電(dian)路、多功能芯片等(deng)核(he)心(xin)全國產(chan)化芯片。由(you)中(zhong)(zhong)科(ke)(ke)芯（58所）自主研(yan)發的(de)(de)總線(xian)電(dian)路，應用于雙星上“核(he)心(xin)大腦”星載(zai)計(ji)算(suan)機中(zhong)(zhong)的(de)(de)有效載(zai)荷(he)分系統(tong)，是實現信息通(tong)暢的(de)(de)關鍵元素(su)。

“有(you)效載(zai)荷(he)是航(hang)天器在(zai)軌完(wan)成航(hang)天使命(ming)的(de)最重要(yao)(yao)的(de)一(yi)個分系統。如(ru)果說有(you)效載(zai)荷(he)分系統是一(yi)條信(xin)(xin)息高(gao)速(su)公(gong)路，應(ying)用(yong)在(zai)有(you)效載(zai)荷(he)分系統中(zhong)的(de)總(zong)線電路就如(ru)同高(gao)速(su)公(gong)路上(shang)的(de)各個出口和通(tong)道，負(fu)責各類命(ming)令、數據的(de)通(tong)信(xin)(xin)和交互，實現高(gao)速(su)的(de)通(tong)信(xin)(xin)，共同完(wan)成有(you)效載(zai)荷(he)分系統的(de)重要(yao)(yao)任(ren)務。”中(zhong)科芯（58所）總(zong)線技術帶頭人劉士(shi)全介紹說。

該項目在國內尚屬首(shou)次，設(she)計、工藝、測試(shi)驗證難度均(jun)非常大。劉(liu)士(shi)全帶領團隊(dui)經過(guo)改進優(you)化后，最(zui)終實現電(dian)路(lu)性能超越國外同類產品，電(dian)路(lu)可(ke)靠性更(geng)(geng)優(you)。有了(le)更(geng)(geng)加(jia)暢通的(de)(de)出口，中國電(dian)科還為衛星(xing)配備了(le)更(geng)(geng)加(jia)清晰的(de)(de)多功能芯片“眼睛”和無磁變容管精準“手表”，讓衛星(xing)更(geng)(geng)安全、智慧。

由55所研(yan)制的星(xing)(xing)間(jian)鏈路系(xi)統的多(duo)功能(neng)(neng)芯片用(yong)于天線波束掃(sao)描定(ding)位(wei)系(xi)統中(zhong)，實現對目標(biao)的精確定(ding)位(wei)和掃(sao)描，就像是為衛(wei)星(xing)(xing)安上了“眼睛”，讓(rang)衛(wei)星(xing)(xing)能(neng)(neng)夠看清(qing)地(di)面(mian)或(huo)周圍的物體(ti)。該(gai)多(duo)功能(neng)(neng)芯片是國內砷(shen)化鎵E/D工藝多(duo)功能(neng)(neng)首次批量應用(yong)于星(xing)(xing)載系(xi)統，其采(cai)用(yong)砷(shen)化鎵E/D工藝進行高(gao)密度(du)集成，可有效(xiao)降低整機體(ti)積、重(zhong)量等指標(biao)，為星(xing)(xing)載相控陣(zhen)系(xi)統的波束變(bian)化提供芯片支撐。

“在宇航(hang)領(ling)域，為(wei)避免電磁(ci)波對(dui)器(qi)(qi)件產(chan)生干擾，必須采用(yong)無(wu)磁(ci)器(qi)(qi)件。此(ci)前我(wo)國(guo)采用(yong)國(guo)外進口無(wu)磁(ci)器(qi)(qi)件，價格(ge)昂貴(gui)，渠(qu)道困難，在國(guo)內此(ci)類器(qi)(qi)件的研制尚屬空白。”55所專(zhuan)家韓鈞(jun)表示。

為確保(bao)衛星的(de)安全(quan)可控，韓鈞(jun)和團(tuan)隊成(cheng)員創新拼搏，研發(fa)了(le)(le)探測器的(de)消磁利器——無磁變容管。“無磁變容管是(shi)原子鐘晶振的(de)重(zhong)要組成(cheng)原件。晶振的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)給(gei)衛星提供基準時間(jian)，就像(xiang)是(shi)給(gei)每顆衛星戴上了(le)(le)一塊‘手(shou)表(biao)’，有了(le)(le)國(guo)產無磁變容管這個重(zhong)要件，‘手(shou)表(biao)’將更(geng)加精準、安全(quan)。”

架起“天線之網”。衛(wei)星上(shang)天后，為實時掌握來自“星星”的位置，中國電科架起了“天線(xian)之網”，猶如一條看不(bu)見(jian)的風箏線(xian)，為任(ren)務正常運行提供指揮(hui)決策。

“北斗(dou)三號”地面運控系統中(zhong)，網絡通(tong)信子集團39所研發(fa)的(de)拋物面天(tian)線(xian)(xian)實(shi)現了對衛星的(de)自動跟蹤，從而保證天(tian)線(xian)(xian)電(dian)軸可(ke)以始終準確地指向衛星，為(wei)地面運控系統提供了一條(tiao)高品質的(de)、傳輸時延和(he)相位(wei)中(zhong)心穩定的(de)上下行(xing)射頻通(tong)道，填補了我國在此領(ling)域的(de)空(kong)白。

在這個運控(kong)(kong)系(xi)(xi)統中，天線伺服(fu)控(kong)(kong)制(zhi)無(wu)人(ren)值(zhi)守技術，可(ke)使天線根據系(xi)(xi)統播發(fa)的(de)預推衛(wei)星(xing)星(xing)歷和地面站坐標(biao)計算天線方位俯仰(yang)引導角度，從而(er)實現對(dui)衛(wei)星(xing)的(de)跟蹤(zong)，任務結束后(hou)天線自(zi)動收藏(zang)，減少了(le)(le)人(ren)為操控(kong)(kong)失誤，提高了(le)(le)系(xi)(xi)統的(de)可(ke)靠性(xing)。單脈沖/程(cheng)序混合跟蹤(zong)技術的(de)運用，可(ke)使天線一旦發(fa)現滿(man)足跟蹤(zong)條件的(de)目(mu)標(biao)，則自(zi)動進(jin)入自(zi)跟蹤(zong)，同時(shi)在自(zi)跟蹤(zong)過程(cheng)中，如果目(mu)標(biao)跟丟了(le)(le)，系(xi)(xi)統可(ke)通過系(xi)(xi)統判斷再次發(fa)現目(mu)標(biao)進(jin)行跟蹤(zong)。

目(mu)前，39所還承研了“北(bei)斗(dou)三號”地(di)面系統45米天線(xian)(xian)(xian)，將大口(kou)徑高精(jing)度天線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)保(bao)型設(she)計技術成(cheng)功運(yun)用到方案設(she)計中，使(shi)得天線(xian)(xian)(xian)具有更(geng)高的(de)(de)表(biao)面精(jing)度、更(geng)優的(de)(de)天線(xian)(xian)(xian)效(xiao)率，建(jian)成(cheng)后將是國內最大口(kou)徑的(de)(de)轉臺(tai)式(shi)全(quan)動天線(xian)(xian)(xian)；在建(jian)的(de)(de)全(quan)空域多目(mu)標統一測(ce)(ce)控(kong)天線(xian)(xian)(xian)，主(zhu)要用于完(wan)成(cheng)北(bei)斗(dou)導航衛(wei)星(xing)的(de)(de)所有類(lei)型在軌(gui)衛(wei)星(xing)長期測(ce)(ce)控(kong)管理任務(wu)(wu)，也可同時(shi)為地(di)球(qiu)同步(bu)軌(gui)道、中軌(gui)和低軌(gui)衛(wei)星(xing)3類(lei)軌(gui)道衛(wei)星(xing)提供測(ce)(ce)控(kong)服務(wu)(wu)，該設(she)備建(jian)成(cheng)后將極大提升我國衛(wei)星(xing)測(ce)(ce)控(kong)能力；此外，數十套監(jian)測(ce)(ce)天線(xian)(xian)(xian)及多頻天線(xian)(xian)(xian)將遍布全(quan)國，為北(bei)斗(dou)衛(wei)星(xing)在軌(gui)監(jian)測(ce)(ce)提供可靠保(bao)障。

信號“放大鏡”。北斗衛星導航(hang)系(xi)統可(ke)以在全(quan)球范圍內全(quan)天(tian)候、全(quan)天(tian)時為(wei)各類用戶(hu)提供高(gao)精(jing)度、高(gao)可(ke)靠定位、導航(hang)、授時服務，并(bing)具有獨特的(de)短報(bao)文通信(xin)功能(neng)。其中，要保持導航(hang)系(xi)統授時校(xiao)頻的(de)高(gao)精(jing)度，衛星必須配有高(gao)穩(wen)定度、高(gao)精(jing)度的(de)原(yuan)子鐘。

“目前，我國的(de)北斗(dou)導航系統(tong)采用了氫原(yuan)子鐘(zhong)。根據量子理論(lun)，原(yuan)子能態躍遷決定頻率，該(gai)(gai)頻率信號(hao)穩定度(du)(du)極高。”聲光電磁子集團高級工程師楊桃均(jun)介紹說(shuo)。他同時(shi)(shi)表示，由于該(gai)(gai)信號(hao)的(de)頻點及幅度(du)(du)等原(yuan)因，該(gai)(gai)信號(hao)需進行變頻、鎖相、放大等處(chu)理，才能作為北斗(dou)系統(tong)的(de)時(shi)(shi)鐘(zhong)應(ying)用。

“前期，采用過晶體振(zhen)蕩(dang)器(qi)(qi)及介質振(zhen)蕩(dang)器(qi)(qi)等(deng)作(zuo)為變頻處理的(de)本振(zhen)信號源，但考慮高可靠的(de)星(xing)載應(ying)用，我們最終確(que)定(ding)(ding)了(le)頻率(lv)準確(que)度(du)更高而(er)體積(ji)(ji)更小(xiao)的(de)聲(sheng)表面波(bo)振(zhen)蕩(dang)器(qi)(qi)作(zuo)為本振(zhen)信號源。”楊桃均說，聲(sheng)表面波(bo)振(zhen)蕩(dang)器(qi)(qi)可直接(jie)工作(zuo)于(yu)L波(bo)段，聲(sheng)表面波(bo)振(zhen)蕩(dang)器(qi)(qi)可直接(jie)工作(zuo)于(yu)L波(bo)段，綜合(he)考慮體積(ji)(ji)、可靠性(xing)和抗(kang)振(zhen)動等(deng)因素，更適用于(yu)北斗原子鐘。該(gai)型產品在國(guo)(guo)內率(lv)先實(shi)現了(le)星(xing)載實(shi)用，達(da)到(dao)(dao)了(le)體積(ji)(ji)小(xiao)、溫漂低、功率(lv)波(bo)動小(xiao)、低相噪(zao)等(deng)高穩定(ding)(ding)、高可靠的(de)目標，綜合(he)性(xing)能(neng)指標處于(yu)國(guo)(guo)內領先、國(guo)(guo)際先進，對于(yu)實(shi)現氫鐘小(xiao)型化、高穩定(ding)(ding)度(du)、高精度(du)起到(dao)(dao)了(le)非常(chang)關(guan)鍵的(de)作(zuo)用。

要確保提(ti)(ti)供精準的服務，信(xin)(xin)號(hao)(hao)必須清楚、連續。有了中國電科提(ti)(ti)供的空間行波管(guan)、激光反射器(qi)等信(xin)(xin)號(hao)(hao)“放大(da)器(qi)”，清晰的信(xin)(xin)號(hao)(hao)不再是“夢”。

12所(suo)提供的全國產化L波(bo)(bo)段(duan)空間行波(bo)(bo)管系列(lie)產品和S波(bo)(bo)段(duan)空間行波(bo)(bo)管是(shi)北斗(dou)三(san)號導航(hang)衛(wei)(wei)星的核心單機，可實(shi)現衛(wei)(wei)星對地定(ding)位信(xin)號的放(fang)大(da)。

據12所L、S波(bo)段空(kong)間行波(bo)管(guan)專家(jia)王賀飛介(jie)紹說，前期(qi)，國(guo)(guo)外一直對可(ke)用于導(dao)(dao)航衛星的(de)(de)L、S波(bo)段空(kong)間行波(bo)管(guan)實施嚴(yan)格的(de)(de)技(ji)術(shu)封(feng)鎖和(he)產(chan)(chan)品禁(jin)運，中國(guo)(guo)電科立足于現(xian)實技(ji)術(shu)積累，通過設計、分析、驗證的(de)(de)無數次迭代，終于攻克了(le)多項技(ji)術(shu)難(nan)關，研制出具有高(gao)(gao)(gao)功率、高(gao)(gao)(gao)效率和(he)高(gao)(gao)(gao)可(ke)靠性的(de)(de)產(chan)(chan)品，成功打破國(guo)(guo)際禁(jin)運，綜(zong)合性能指標(biao)達到國(guo)(guo)際先進水平(ping)，創造了(le)國(guo)(guo)產(chan)(chan)化空(kong)間行波(bo)管(guan)批量(liang)生產(chan)(chan)、批量(liang)交付、批量(liang)在軌應(ying)用的(de)(de)紀(ji)錄(lu)，確保(bao)全(quan)球導(dao)(dao)航系統(tong)提供(gong)高(gao)(gao)(gao)精度、高(gao)(gao)(gao)穩定性定位和(he)導(dao)(dao)航服務。

此(ci)外，11所研制的激(ji)光(guang)反(fan)射(she)器，作為衛星艙外有效(xiao)搭(da)載設(she)(she)備，能夠(gou)增強目(mu)標表面對激(ji)光(guang)信號(hao)的反(fan)射(she)，是國(guo)內首批設(she)(she)計壽(shou)命十年以上、全國(guo)產化(hua)中軌道激(ji)光(guang)反(fan)射(she)器。