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11月5日(ri)19點45分，我國(guo)在西昌衛星(xing)(xing)發(fa)射中(zhong)心用長征三(san)號(hao)(hao)乙/遠征一(yi)號(hao)(hao)運載火箭(jian)，以“一(yi)箭(jian)雙星(xing)(xing)”方式成功發(fa)射第24、25顆(ke)(ke)北斗導航衛星(xing)(xing)。這兩(liang)顆(ke)(ke)衛星(xing)(xing)是(shi)我國(guo)北斗三(san)號(hao)(hao)第一(yi)、二(er)顆(ke)(ke)組網(wang)衛星(xing)(xing)，開啟了(le)北斗衛星(xing)(xing)導航系(xi)統全球組網(wang)的新(xin)時代(dai)。在“一(yi)箭(jian)雙星(xing)(xing)”成功發(fa)射背后，凝聚(ju)了(le)多家央企(qi)的智慧力量(liang)。

航天科工：筑就火箭衛星“鋼筋鐵骨” 使其“耳聰目明”

中國(guo)航(hang)天科(ke)工(gong)集(ji)團公司在(zai)北斗(dou)三號工(gong)程中承擔了原子(zi)鐘(zhong)、聲表面波濾波器、蓄(xu)電池、緊固件(jian)、連接(jie)器等關(guan)鍵產品(pin)的(de)研(yan)制生(sheng)產和軟件(jian)測評(ping)等保(bao)障(zhang)工(gong)作(zuo)。航(hang)天科(ke)工(gong)高(gao)度重視北斗(dou)三號工(gong)程的(de)配套和服務保(bao)障(zhang)工(gong)作(zuo)，以強烈(lie)的(de)使命(ming)感(gan)(gan)、責(ze)任感(gan)(gan)、緊迫感(gan)(gan)，嚴格抓(zhua)好質(zhi)量(liang)管控(kong)，保(bao)證各配套產品(pin)安全可(ke)靠，確保(bao)飛行任務圓滿成功，用實(shi)際行動貫徹落實(shi)黨的(de)十九大精神。

在北斗衛(wei)星的(de)(de)(de)(de)上(shang)行和下行信(xin)號中，時間(jian)信(xin)息(xi)是(shi)最重要的(de)(de)(de)(de)控制信(xin)息(xi)和定位依(yi)據。用戶(hu)定位信(xin)息(xi)準確的(de)(de)(de)(de)前(qian)提是(shi)各衛(wei)星本地時間(jian)的(de)(de)(de)(de)高度統(tong)一，而維持衛(wei)星時間(jian)準確性的(de)(de)(de)(de)守(shou)時設備就(jiu)是(shi)原子鐘(zhong)。因此，原子鐘(zhong)被稱為導(dao)航(hang)(hang)衛(wei)星的(de)(de)(de)(de)心(xin)臟，是(shi)一個國(guo)家能否具備獨立發展導(dao)航(hang)(hang)系統(tong)能力的(de)(de)(de)(de)核心(xin)標(biao)志之一。

航(hang)天科工二院203所為北斗三號衛星(xing)提供(gong)了(le)高精度的(de)星(xing)載氫原子鐘、星(xing)載銣原子鐘等(deng)產品。其(qi)突出(chu)的(de)產品可靠性和優良的(de)性能，為北斗衛星(xing)導航(hang)系統(tong)的(de)精準(zhun)定(ding)位打下了(le)堅實基礎。伴隨長征(zheng)三號乙/遠征(zheng)一(yi)號運載火(huo)箭(jian)成(cheng)功飛(fei)天的(de)，還(huan)有(you)十院航(hang)天電(dian)器(qi)(qi)公司研制生產的(de)上萬個多(duo)型(xing)宇航(hang)連(lian)接器(qi)(qi)。它(ta)們(men)作為火(huo)箭(jian)的(de)“血脈通道”，具有(you)體積(ji)小、重量輕、系列(lie)化(hua)程度高、接點(dian)密(mi)度高、抗振性能優等(deng)特點(dian)，能夠順暢、準(zhun)確地傳遞(di)各種(zhong)信號指令，使(shi)火(huo)箭(jian)動作規范、準(zhun)確。

十院梅嶺電(dian)源公司研制(zhi)生產的(de)(de)鋅銀蓄電(dian)池組和(he)充放電(dian)檢(jian)測設備，在本次(ci)(ci)發(fa)射(she)任務中(zhong)共有10種11臺(tai)配套(tao)。航(hang)天精工數以萬計(ji)的(de)(de)高性能(neng)緊(jin)固件在此次(ci)(ci)任務中(zhong)連(lian)結機(ji)構、緊(jin)扣系統(tong)，以可靠的(de)(de)質量和(he)技術(shu)保障(zhang)能(neng)力，將(jiang)各零（部）件連(lian)接成(cheng)一個有機(ji)的(de)(de)整體，筑就(jiu)了火(huo)箭和(he)衛星的(de)(de)一身(shen)“鋼筋鐵骨”。

作為衛(wei)(wei)星導航(hang)(hang)中的(de)核心(xin)元(yuan)器(qi)件，聲(sheng)表(biao)面(mian)波(bo)濾波(bo)器(qi)直接影響導航(hang)(hang)系統的(de)精度及作用(yong)距離。二院23所生產(chan)的(de)聲(sheng)表(biao)面(mian)波(bo)濾波(bo)器(qi)安裝在(zai)衛(wei)(wei)星的(de)接收機上(shang)，對宇宙中各類噪音、雜波(bo)進行(xing)過濾，讓(rang)衛(wei)(wei)星的(de)通信更加清晰明(ming)朗。該產(chan)品已為北斗(dou)衛(wei)(wei)星導航(hang)(hang)系統建設服務十年(nian)，優質的(de)產(chan)品性能讓(rang)北斗(dou)衛(wei)(wei)星始終保持著“耳聰目明(ming)”的(de)工(gong)作狀態。

三院304所項目團隊將十余年來積累(lei)的飛航(hang)(hang)軟件評測驗證(zheng)技術經(jing)驗也推(tui)廣到了(le)北(bei)(bei)斗項目任務。針對導(dao)航(hang)(hang)的核心部件——導(dao)航(hang)(hang)任務處理(li)機開展軟件可(ke)靠性(xing)安全(quan)性(xing)分析與(yu)驗證(zheng)，充分應用自(zi)主研(yan)發的半實物可(ke)靠性(xing)驗證(zheng)平臺，構建了(le)175種(zhong)導(dao)航(hang)(hang)處理(li)機故障(zhang)集，開辟了(le)多層面分析、多技術融(rong)合、故障(zhang)注入仿真的可(ke)靠性(xing)驗證(zheng)新模式(shi)，有效(xiao)保障(zhang)任務進(jin)行。其有關成果已(yi)列(lie)入北(bei)(bei)斗系列(lie)衛(wei)星(xing)(xing)成果的整星(xing)(xing)預案中(zhong)，為北(bei)(bei)斗后續軟件的可(ke)靠性(xing)安全(quan)性(xing)提供了(le)有力(li)支(zhi)撐。

中國電科：多功能芯片“眼睛” 讓衛星更安全智慧

中(zhong)國電(dian)科作為(wei)中(zhong)國第二代衛星(xing)(xing)導(dao)航系(xi)統重大專項領導(dao)小組成員單(dan)位，在(zai)(zai)本次任務中(zhong)，網絡(luo)通信子(zi)集團(tuan)39所、54所，聲(sheng)光電(dian)磁子(zi)集團(tuan)、儀器儀表、11所、12所、13所、21所、23所、55所、中(zhong)科芯（58所）等近20家科研單(dan)位給衛星(xing)(xing)提(ti)(ti)供(gong)了(le)多套拋物(wu)面天(tian)線及(ji)2萬余(yu)只全國產化關(guan)鍵元器件，在(zai)(zai)身上注入了(le)電(dian)科“元素”，為(wei)“北斗三(san)號(hao)”高(gao)(gao)精度、高(gao)(gao)連續(xu)、高(gao)(gao)穩定在(zai)(zai)軌運行提(ti)(ti)供(gong)了(le)強大技術支撐(cheng)。

國產自主“芯”為安全基石。作為電子系(xi)統(tong)的基(ji)本(ben)組成，元器件的可(ke)靠性是影響運載火箭(jian)高可(ke)靠性的關鍵因素(su)，牽一發而動(dong)全身(shen)。據介(jie)紹，在執行(xing)發射(she)任務中(zhong)，我國通常(chang)會面臨一些核心單機國際禁運的急迫(po)現實，許多關鍵環節不能夠自主掌控。

面臨2020年全(quan)球組(zu)網目標必須實(shi)現(xian)的(de)(de)急迫現(xian)實(shi)，中國電(dian)科(ke)團隊自主研發了(le)大(da)批航天用(yong)全(quan)國產的(de)(de)關鍵器件(jian)，有效解決(jue)了(le)替代進口的(de)(de)問題，使系統更加可信可控，確(que)保為任務(wu)提供安全(quan)可靠的(de)(de)服務(wu)。

在本次任(ren)務(wu)中(zhong)，中(zhong)國(guo)電科為衛星(xing)提(ti)供了(le)總線電路、多功能芯片等核心全國(guo)產化芯片。由(you)中(zhong)科芯（58所）自主研發的總線電路，應用于雙星(xing)上“核心大腦”星(xing)載計算(suan)機中(zhong)的有效載荷分系統(tong)，是實現信息通暢的關鍵(jian)元素。

“有效載荷(he)是航天器在軌完成航天使命(ming)(ming)的(de)最重要(yao)的(de)一個分(fen)系(xi)統(tong)(tong)。如果說有效載荷(he)分(fen)系(xi)統(tong)(tong)是一條信息(xi)高(gao)速(su)公路(lu)，應(ying)用在有效載荷(he)分(fen)系(xi)統(tong)(tong)中的(de)總線(xian)電路(lu)就如同(tong)高(gao)速(su)公路(lu)上的(de)各個出口和通道，負(fu)責各類命(ming)(ming)令、數據(ju)的(de)通信和交互，實現高(gao)速(su)的(de)通信，共同(tong)完成有效載荷(he)分(fen)系(xi)統(tong)(tong)的(de)重要(yao)任(ren)務。”中科(ke)芯（58所）總線(xian)技術(shu)帶頭人劉士全介紹說。

該(gai)項目在國內尚屬(shu)首次(ci)，設(she)計、工(gong)藝、測試驗證(zheng)難度均非(fei)常大。劉士全帶(dai)領團(tuan)隊經過改進(jin)優化后(hou)，最終實現電路(lu)(lu)性(xing)能超越國外(wai)同類產品，電路(lu)(lu)可靠性(xing)更(geng)優。有(you)了更(geng)加暢通的出(chu)口(kou)，中國電科(ke)還為衛(wei)星(xing)配備了更(geng)加清晰的多功能芯(xin)片“眼睛”和無磁(ci)變(bian)容管精準“手表”，讓衛(wei)星(xing)更(geng)安全、智慧。

由55所研(yan)制的星間鏈路系統(tong)的多(duo)(duo)功(gong)(gong)能芯片(pian)(pian)用(yong)于天線波(bo)束掃(sao)描定位系統(tong)中，實現對(dui)目(mu)標的精(jing)確定位和掃(sao)描，就(jiu)像(xiang)是為衛(wei)(wei)星安上了“眼睛”，讓衛(wei)(wei)星能夠看清地(di)面或周圍的物體。該多(duo)(duo)功(gong)(gong)能芯片(pian)(pian)是國內砷(shen)化(hua)鎵(jia)E/D工藝多(duo)(duo)功(gong)(gong)能首次批(pi)量應用(yong)于星載系統(tong)，其采用(yong)砷(shen)化(hua)鎵(jia)E/D工藝進行(xing)高(gao)密度(du)集成，可有效降低整機體積、重量等指標，為星載相控陣系統(tong)的波(bo)束變(bian)化(hua)提供芯片(pian)(pian)支(zhi)撐。

“在宇航領域(yu)，為避免電(dian)磁波(bo)對器件產(chan)生干擾(rao)，必須采用無(wu)磁器件。此前(qian)我國(guo)(guo)采用國(guo)(guo)外進口無(wu)磁器件，價格昂貴，渠道(dao)困難，在國(guo)(guo)內(nei)此類器件的研制尚屬空(kong)白。”55所(suo)專家(jia)韓鈞表示(shi)。

為確(que)保衛星的(de)安(an)全可控，韓鈞和(he)團隊成(cheng)員(yuan)創新拼搏，研發了探(tan)測器(qi)(qi)的(de)消磁(ci)(ci)利器(qi)(qi)——無磁(ci)(ci)變(bian)容(rong)(rong)管(guan)(guan)。“無磁(ci)(ci)變(bian)容(rong)(rong)管(guan)(guan)是(shi)原(yuan)子鐘晶(jing)(jing)振的(de)重要(yao)組成(cheng)原(yuan)件。晶(jing)(jing)振的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)給(gei)(gei)衛星提(ti)供基準(zhun)時間，就像是(shi)給(gei)(gei)每顆(ke)衛星戴上了一塊‘手表’，有了國產無磁(ci)(ci)變(bian)容(rong)(rong)管(guan)(guan)這個重要(yao)件，‘手表’將更加(jia)精(jing)準(zhun)、安(an)全。”

架起“天線之網”。衛星上天后(hou)，為實時掌握來自“星星”的位置，中國電科架起了“天線之(zhi)網”，猶(you)如一條看不見的風箏線，為任務(wu)正常運(yun)行提(ti)供指揮(hui)決策(ce)。

“北斗三號”地面(mian)(mian)運控(kong)系統(tong)中，網絡(luo)通(tong)信子集團39所研發的(de)拋物面(mian)(mian)天(tian)線(xian)實(shi)現了(le)對衛(wei)星(xing)的(de)自動跟蹤，從而保證天(tian)線(xian)電軸可以(yi)始(shi)終(zhong)準(zhun)確(que)地指向衛(wei)星(xing)，為地面(mian)(mian)運控(kong)系統(tong)提供了(le)一條高品(pin)質的(de)、傳輸時延和相位(wei)中心(xin)穩定(ding)的(de)上(shang)下行射頻通(tong)道，填補了(le)我(wo)國在此領域(yu)的(de)空白。

在(zai)這個運控(kong)系(xi)(xi)統中，天線伺(si)服控(kong)制無(wu)人(ren)值守技術，可(ke)(ke)使天線根據(ju)系(xi)(xi)統播發的預(yu)推衛星(xing)(xing)星(xing)(xing)歷和地面站(zhan)坐(zuo)標(biao)(biao)(biao)計算天線方位俯仰引導角度，從而(er)實(shi)現(xian)(xian)對衛星(xing)(xing)的跟(gen)(gen)蹤(zong)，任務結束(shu)后天線自動收藏(zang)，減少了(le)人(ren)為(wei)操控(kong)失(shi)誤，提高了(le)系(xi)(xi)統的可(ke)(ke)靠性。單脈沖/程序(xu)混合跟(gen)(gen)蹤(zong)技術的運用(yong)，可(ke)(ke)使天線一(yi)旦發現(xian)(xian)滿足跟(gen)(gen)蹤(zong)條件(jian)的目標(biao)(biao)(biao)，則自動進入自跟(gen)(gen)蹤(zong)，同時在(zai)自跟(gen)(gen)蹤(zong)過程中，如果目標(biao)(biao)(biao)跟(gen)(gen)丟了(le)，系(xi)(xi)統可(ke)(ke)通過系(xi)(xi)統判斷再次發現(xian)(xian)目標(biao)(biao)(biao)進行跟(gen)(gen)蹤(zong)。

目前，39所(suo)還承(cheng)研了(le)“北(bei)(bei)斗(dou)三號”地面(mian)系統(tong)45米天線(xian)(xian)(xian)，將(jiang)大(da)(da)口徑高精(jing)度天線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)保型(xing)設計技術成(cheng)(cheng)功(gong)運用(yong)到方案設計中，使得(de)天線(xian)(xian)(xian)具有更(geng)高的(de)(de)(de)表面(mian)精(jing)度、更(geng)優(you)的(de)(de)(de)天線(xian)(xian)(xian)效(xiao)率，建成(cheng)(cheng)后將(jiang)是國(guo)內最大(da)(da)口徑的(de)(de)(de)轉臺式全(quan)動天線(xian)(xian)(xian)；在建的(de)(de)(de)全(quan)空(kong)域多目標統(tong)一(yi)測(ce)控天線(xian)(xian)(xian)，主要用(yong)于完成(cheng)(cheng)北(bei)(bei)斗(dou)導航衛(wei)星的(de)(de)(de)所(suo)有類型(xing)在軌(gui)(gui)衛(wei)星長(chang)期(qi)測(ce)控管理任務，也可同時為地球同步軌(gui)(gui)道(dao)(dao)、中軌(gui)(gui)和低軌(gui)(gui)衛(wei)星3類軌(gui)(gui)道(dao)(dao)衛(wei)星提(ti)供測(ce)控服務，該設備(bei)建成(cheng)(cheng)后將(jiang)極大(da)(da)提(ti)升我國(guo)衛(wei)星測(ce)控能力(li)；此外，數十套監測(ce)天線(xian)(xian)(xian)及(ji)多頻天線(xian)(xian)(xian)將(jiang)遍(bian)布全(quan)國(guo)，為北(bei)(bei)斗(dou)衛(wei)星在軌(gui)(gui)監測(ce)提(ti)供可靠(kao)保障。

信號“放大鏡”。北(bei)斗衛星(xing)(xing)導(dao)航系統可(ke)以在全(quan)球(qiu)范(fan)圍內全(quan)天(tian)(tian)候、全(quan)天(tian)(tian)時為各類用戶提供高精度(du)、高可(ke)靠(kao)定(ding)位、導(dao)航、授(shou)時服務，并(bing)具有(you)獨特的短(duan)報文通信功能。其中，要(yao)保持(chi)導(dao)航系統授(shou)時校頻的高精度(du)，衛星(xing)(xing)必須(xu)配有(you)高穩定(ding)度(du)、高精度(du)的原(yuan)子鐘。

“目前(qian)，我(wo)國的(de)北斗(dou)導航(hang)系(xi)(xi)統采用了氫原子(zi)(zi)鐘(zhong)。根據(ju)量子(zi)(zi)理論，原子(zi)(zi)能態躍遷決定頻率，該頻率信(xin)(xin)號穩定度(du)極高(gao)。”聲光電磁子(zi)(zi)集團(tuan)高(gao)級工程(cheng)師楊桃均(jun)介(jie)紹說。他同時表(biao)示，由于該信(xin)(xin)號的(de)頻點及幅度(du)等(deng)(deng)原因，該信(xin)(xin)號需進行變頻、鎖相(xiang)、放大等(deng)(deng)處理，才(cai)能作為(wei)北斗(dou)系(xi)(xi)統的(de)時鐘(zhong)應用。

“前期(qi)，采用(yong)過晶體振(zhen)(zhen)蕩(dang)器(qi)及介(jie)質振(zhen)(zhen)蕩(dang)器(qi)等作為(wei)變頻(pin)處(chu)理的本振(zhen)(zhen)信號源(yuan)，但考(kao)慮(lv)高(gao)可(ke)(ke)靠(kao)的星載應用(yong)，我們最終確定(ding)了(le)頻(pin)率(lv)準確度(du)更(geng)(geng)(geng)高(gao)而體積更(geng)(geng)(geng)小(xiao)的聲表面(mian)(mian)波(bo)振(zhen)(zhen)蕩(dang)器(qi)作為(wei)本振(zhen)(zhen)信號源(yuan)。”楊桃(tao)均說，聲表面(mian)(mian)波(bo)振(zhen)(zhen)蕩(dang)器(qi)可(ke)(ke)直(zhi)接(jie)工(gong)作于(yu)L波(bo)段，聲表面(mian)(mian)波(bo)振(zhen)(zhen)蕩(dang)器(qi)可(ke)(ke)直(zhi)接(jie)工(gong)作于(yu)L波(bo)段，綜合考(kao)慮(lv)體積、可(ke)(ke)靠(kao)性和抗振(zhen)(zhen)動等因素，更(geng)(geng)(geng)適用(yong)于(yu)北斗原子鐘。該(gai)型產品在國內率(lv)先(xian)實現(xian)了(le)星載實用(yong)，達到了(le)體積小(xiao)、溫漂(piao)低(di)、功(gong)率(lv)波(bo)動小(xiao)、低(di)相噪等高(gao)穩定(ding)、高(gao)可(ke)(ke)靠(kao)的目標，綜合性能指標處(chu)于(yu)國內領先(xian)、國際(ji)先(xian)進，對于(yu)實現(xian)氫鐘小(xiao)型化(hua)、高(gao)穩定(ding)度(du)、高(gao)精度(du)起到了(le)非常關鍵的作用(yong)。

要確保提(ti)供(gong)精準的服務(wu)，信(xin)號必須清(qing)楚、連續。有(you)了中國電科提(ti)供(gong)的空(kong)間行(xing)波管、激(ji)光反射(she)器等信(xin)號“放大器”，清(qing)晰的信(xin)號不再(zai)是“夢”。

12所提(ti)供的全國(guo)產(chan)化L波(bo)段空(kong)(kong)間(jian)行波(bo)管系列產(chan)品和S波(bo)段空(kong)(kong)間(jian)行波(bo)管是北(bei)斗三號導航衛(wei)(wei)星(xing)的核心單機，可實現衛(wei)(wei)星(xing)對地定(ding)位(wei)信(xin)號的放大。

據12所(suo)L、S波段(duan)空(kong)間(jian)行波管(guan)專家王(wang)賀飛介紹說，前期，國外(wai)一直對(dui)可(ke)用于導(dao)(dao)航(hang)(hang)衛星(xing)的(de)L、S波段(duan)空(kong)間(jian)行波管(guan)實施(shi)嚴格(ge)的(de)技(ji)術(shu)(shu)封鎖和產(chan)品禁運，中國電科立足于現實技(ji)術(shu)(shu)積(ji)累，通過設計、分析(xi)、驗證的(de)無(wu)數次迭代，終于攻克了(le)多項技(ji)術(shu)(shu)難關，研制出具有高(gao)功(gong)(gong)率、高(gao)效率和高(gao)可(ke)靠性(xing)的(de)產(chan)品，成功(gong)(gong)打(da)破國際禁運，綜合性(xing)能(neng)指標(biao)達到國際先進水平，創(chuang)造了(le)國產(chan)化空(kong)間(jian)行波管(guan)批量(liang)(liang)生產(chan)、批量(liang)(liang)交付(fu)、批量(liang)(liang)在軌應用的(de)紀錄，確保全球(qiu)導(dao)(dao)航(hang)(hang)系統提供(gong)高(gao)精(jing)度、高(gao)穩定(ding)性(xing)定(ding)位(wei)和導(dao)(dao)航(hang)(hang)服務。

此外，11所研制的激光反(fan)射器(qi)，作為衛(wei)星艙外有效搭(da)載設(she)備，能夠增強目(mu)標(biao)表面(mian)對激光信(xin)號的反(fan)射，是國內首批設(she)計壽命(ming)十年(nian)以上(shang)、全國產化中軌道激光反(fan)射器(qi)。