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11月5日19點(dian)45分，我國(guo)在(zai)西昌衛星(xing)(xing)(xing)發射中心用(yong)長征三(san)號乙(yi)/遠征一號運載火箭(jian)，以“一箭(jian)雙星(xing)(xing)(xing)”方式成功(gong)發射第(di)(di)24、25顆(ke)北(bei)斗(dou)(dou)導航衛星(xing)(xing)(xing)。這兩(liang)顆(ke)衛星(xing)(xing)(xing)是我國(guo)北(bei)斗(dou)(dou)三(san)號第(di)(di)一、二(er)顆(ke)組網衛星(xing)(xing)(xing)，開啟了北(bei)斗(dou)(dou)衛星(xing)(xing)(xing)導航系(xi)統全球(qiu)組網的新(xin)時代。在(zai)“一箭(jian)雙星(xing)(xing)(xing)”成功(gong)發射背后(hou)，凝聚了多家央企(qi)的智慧力量。

航天科工：筑就火箭衛星“鋼筋鐵骨” 使其“耳聰目明”

中國航天(tian)科工集團公司(si)在北斗(dou)三號(hao)工程中承擔了原子鐘、聲表面波濾波器(qi)、蓄(xu)電池、緊固件(jian)、連接器(qi)等關鍵產品的(de)研制(zhi)生(sheng)產和(he)軟件(jian)測評(ping)等保障(zhang)(zhang)工作(zuo)。航天(tian)科工高度重(zhong)視北斗(dou)三號(hao)工程的(de)配套和(he)服務保障(zhang)(zhang)工作(zuo)，以強烈的(de)使命感(gan)(gan)、責(ze)任感(gan)(gan)、緊迫感(gan)(gan)，嚴格抓好質量管(guan)控，保證各配套產品安(an)全可靠，確保飛行任務圓滿(man)成功，用實(shi)際行動貫徹(che)落實(shi)黨的(de)十九(jiu)大精神。

在(zai)北斗衛(wei)星的(de)上行和(he)下行信(xin)號中，時(shi)間信(xin)息是最重要的(de)控(kong)制信(xin)息和(he)定位(wei)依據(ju)。用戶(hu)定位(wei)信(xin)息準確的(de)前提是各衛(wei)星本地時(shi)間的(de)高度(du)統一(yi)(yi)，而維(wei)持衛(wei)星時(shi)間準確性的(de)守時(shi)設備(bei)就是原子(zi)鐘。因此，原子(zi)鐘被(bei)稱為導航衛(wei)星的(de)心臟，是一(yi)(yi)個國家能否具備(bei)獨立發展導航系統能力的(de)核(he)心標志之(zhi)一(yi)(yi)。

航(hang)(hang)天科(ke)工(gong)二院203所為(wei)北(bei)斗三號(hao)衛星(xing)提供(gong)了高精(jing)度(du)的星(xing)載氫(qing)原(yuan)子鐘(zhong)、星(xing)載銣原(yuan)子鐘(zhong)等產(chan)品。其突出的產(chan)品可靠性和優良的性能(neng)，為(wei)北(bei)斗衛星(xing)導航(hang)(hang)系(xi)統的精(jing)準定位打下了堅實基礎。伴隨長征三號(hao)乙/遠征一號(hao)運載火箭(jian)成功(gong)飛天的，還有(you)十院航(hang)(hang)天電器公司研制生(sheng)產(chan)的上萬(wan)個多型(xing)宇航(hang)(hang)連接(jie)器。它們作(zuo)為(wei)火箭(jian)的“血脈通道”，具(ju)有(you)體積小、重量輕、系(xi)列(lie)化程度(du)高、接(jie)點密(mi)度(du)高、抗振性能(neng)優等特點，能(neng)夠(gou)順暢、準確(que)地傳遞(di)各(ge)種信號(hao)指令，使(shi)火箭(jian)動作(zuo)規(gui)范(fan)、準確(que)。

十院梅嶺電(dian)源公(gong)司研制(zhi)生(sheng)產的(de)(de)鋅銀蓄電(dian)池組(zu)和(he)充放電(dian)檢(jian)測設備，在本次發射(she)任務中共有10種11臺(tai)配套。航天精工數以萬(wan)計的(de)(de)高性能緊(jin)固件在此次任務中連結機(ji)構、緊(jin)扣系統，以可靠的(de)(de)質量和(he)技(ji)術保障能力，將各零（部）件連接(jie)成一個有機(ji)的(de)(de)整體，筑就了火箭和(he)衛星(xing)的(de)(de)一身“鋼筋鐵骨”。

作(zuo)為(wei)衛星(xing)(xing)導(dao)(dao)航(hang)(hang)中的(de)(de)核心元(yuan)器件，聲(sheng)表面波(bo)(bo)濾(lv)波(bo)(bo)器直接影響導(dao)(dao)航(hang)(hang)系(xi)統的(de)(de)精度及作(zuo)用(yong)距離。二(er)院23所生(sheng)產(chan)的(de)(de)聲(sheng)表面波(bo)(bo)濾(lv)波(bo)(bo)器安裝在(zai)衛星(xing)(xing)的(de)(de)接收機上，對(dui)宇(yu)宙中各(ge)類噪音、雜波(bo)(bo)進行過濾(lv)，讓衛星(xing)(xing)的(de)(de)通信更加清晰明(ming)朗。該產(chan)品(pin)已為(wei)北斗衛星(xing)(xing)導(dao)(dao)航(hang)(hang)系(xi)統建(jian)設服務十年，優質的(de)(de)產(chan)品(pin)性能(neng)讓北斗衛星(xing)(xing)始終(zhong)保持著“耳聰目(mu)明(ming)”的(de)(de)工作(zuo)狀態(tai)。

三院304所項目團隊(dui)將十余年來積累(lei)的(de)(de)飛航(hang)(hang)軟(ruan)件評(ping)測驗(yan)(yan)證(zheng)(zheng)技術(shu)經(jing)驗(yan)(yan)也推廣到了北(bei)斗項目任務。針對導(dao)航(hang)(hang)的(de)(de)核心(xin)部(bu)件——導(dao)航(hang)(hang)任務處理機(ji)開(kai)展(zhan)軟(ruan)件可靠(kao)性(xing)安全(quan)性(xing)分(fen)(fen)析與驗(yan)(yan)證(zheng)(zheng)，充分(fen)(fen)應用自(zi)主(zhu)研發的(de)(de)半(ban)實物可靠(kao)性(xing)驗(yan)(yan)證(zheng)(zheng)平臺，構建(jian)了175種導(dao)航(hang)(hang)處理機(ji)故障(zhang)(zhang)集，開(kai)辟了多層(ceng)面分(fen)(fen)析、多技術(shu)融(rong)合、故障(zhang)(zhang)注入仿(fang)真的(de)(de)可靠(kao)性(xing)驗(yan)(yan)證(zheng)(zheng)新模式，有效保障(zhang)(zhang)任務進(jin)行。其有關成果已列入北(bei)斗系列衛星(xing)成果的(de)(de)整星(xing)預案中(zhong)，為北(bei)斗后(hou)續軟(ruan)件的(de)(de)可靠(kao)性(xing)安全(quan)性(xing)提供了有力(li)支撐。

中國電科：多功能芯片“眼睛” 讓衛星更安全智慧

中國電科作為(wei)中國第二(er)代衛(wei)星導(dao)航系統重(zhong)大(da)專項(xiang)領導(dao)小組(zu)成員單位，在(zai)(zai)本(ben)次任務中，網(wang)絡通(tong)信子(zi)集(ji)團(tuan)39所(suo)(suo)(suo)、54所(suo)(suo)(suo)，聲光(guang)電磁(ci)子(zi)集(ji)團(tuan)、儀器儀表、11所(suo)(suo)(suo)、12所(suo)(suo)(suo)、13所(suo)(suo)(suo)、21所(suo)(suo)(suo)、23所(suo)(suo)(suo)、55所(suo)(suo)(suo)、中科芯（58所(suo)(suo)(suo)）等近20家(jia)科研單位給衛(wei)星提(ti)供了多套(tao)拋物面天線及2萬余只全(quan)國產化關鍵元(yuan)器件，在(zai)(zai)身上(shang)注入了電科“元(yuan)素”，為(wei)“北斗三號(hao)”高精度(du)、高連續、高穩定(ding)在(zai)(zai)軌(gui)運行提(ti)供了強大(da)技術支(zhi)撐。

國產自主“芯”為安全基石。作為電子系統的(de)(de)基本組成，元器件的(de)(de)可靠(kao)(kao)性是影響(xiang)運載火箭高可靠(kao)(kao)性的(de)(de)關鍵(jian)因(yin)素，牽一發而動(dong)全身(shen)。據介紹，在執行發射(she)任務中，我(wo)國通常會面臨(lin)一些核(he)心單機國際禁(jin)運的(de)(de)急迫(po)現實，許(xu)多(duo)關鍵(jian)環節(jie)不能(neng)夠(gou)自主掌控。

面臨2020年(nian)全球組網(wang)目標(biao)必須(xu)實(shi)現(xian)的(de)急(ji)迫現(xian)實(shi)，中國電科團隊自(zi)主研(yan)發了(le)大批航天(tian)用全國產(chan)的(de)關(guan)鍵器件，有效解決了(le)替代進口的(de)問(wen)題(ti)，使(shi)系統更加可信可控，確保(bao)為(wei)任(ren)務(wu)提供安(an)全可靠的(de)服(fu)務(wu)。

在本次任務中，中國(guo)(guo)電(dian)科為(wei)衛星(xing)提供了總(zong)線電(dian)路(lu)、多功能芯(xin)片(pian)等核心(xin)全國(guo)(guo)產化芯(xin)片(pian)。由(you)中科芯(xin)（58所(suo)）自主研(yan)發(fa)的(de)(de)總(zong)線電(dian)路(lu)，應用(yong)于雙星(xing)上(shang)“核心(xin)大腦”星(xing)載(zai)計算機中的(de)(de)有效載(zai)荷分系統(tong)，是實(shi)現(xian)信息通暢的(de)(de)關鍵(jian)元素。

“有效載荷是(shi)航天(tian)器在軌完成(cheng)航天(tian)使命的最重要(yao)(yao)的一(yi)個分(fen)(fen)(fen)系(xi)統(tong)。如(ru)果說有效載荷分(fen)(fen)(fen)系(xi)統(tong)是(shi)一(yi)條(tiao)信(xin)息(xi)高(gao)速(su)公路，應用在有效載荷分(fen)(fen)(fen)系(xi)統(tong)中的總線(xian)電(dian)路就如(ru)同(tong)高(gao)速(su)公路上(shang)的各(ge)個出口和通道，負責各(ge)類(lei)命令、數據的通信(xin)和交互，實現高(gao)速(su)的通信(xin)，共同(tong)完成(cheng)有效載荷分(fen)(fen)(fen)系(xi)統(tong)的重要(yao)(yao)任務。”中科芯（58所）總線(xian)技(ji)術帶頭人劉士全介紹說。

該項目在(zai)國(guo)內尚屬首(shou)次，設計、工藝、測試驗證難度均非常大。劉士全帶(dai)領團隊(dui)經(jing)過改進優化后，最終實現電(dian)路(lu)性能超越國(guo)外同類產品，電(dian)路(lu)可靠性更優。有了更加(jia)暢通(tong)的出(chu)口(kou)，中國(guo)電(dian)科(ke)還(huan)為衛(wei)星(xing)配備了更加(jia)清晰的多功能芯(xin)片“眼(yan)睛(jing)”和無磁(ci)變容(rong)管精準(zhun)“手(shou)表(biao)”，讓衛(wei)星(xing)更安全、智慧(hui)。

由55所(suo)研制的(de)星(xing)(xing)間鏈路系(xi)(xi)統的(de)多(duo)功能(neng)(neng)芯片用(yong)于(yu)天線(xian)波(bo)束掃(sao)描定位系(xi)(xi)統中，實現(xian)對目(mu)標(biao)(biao)的(de)精確定位和(he)掃(sao)描，就像是(shi)為(wei)衛星(xing)(xing)安上(shang)了“眼睛”，讓(rang)衛星(xing)(xing)能(neng)(neng)夠(gou)看(kan)清地(di)面或周圍的(de)物體(ti)。該多(duo)功能(neng)(neng)芯片是(shi)國內砷化鎵E/D工藝多(duo)功能(neng)(neng)首次批(pi)量(liang)應用(yong)于(yu)星(xing)(xing)載系(xi)(xi)統，其采用(yong)砷化鎵E/D工藝進行高(gao)密(mi)度集(ji)成，可有效降低整機體(ti)積、重量(liang)等指標(biao)(biao)，為(wei)星(xing)(xing)載相控陣系(xi)(xi)統的(de)波(bo)束變化提供芯片支撐。

“在(zai)(zai)宇(yu)航領域，為避免電磁(ci)波對器(qi)件(jian)(jian)產生干擾，必須(xu)采用無磁(ci)器(qi)件(jian)(jian)。此前我國(guo)采用國(guo)外進口(kou)無磁(ci)器(qi)件(jian)(jian)，價格昂貴(gui)，渠道困難，在(zai)(zai)國(guo)內此類器(qi)件(jian)(jian)的研制尚屬空白。”55所專家韓鈞表示(shi)。

為確保衛(wei)星的(de)安(an)全可(ke)控(kong)，韓(han)鈞和團隊成員(yuan)創新(xin)拼搏，研(yan)發了探測器(qi)的(de)消(xiao)磁利(li)器(qi)——無磁變容(rong)(rong)管(guan)。“無磁變容(rong)(rong)管(guan)是原子鐘晶(jing)振的(de)重(zhong)要(yao)組成原件。晶(jing)振的(de)作用是給衛(wei)星提(ti)供基(ji)準時間(jian)，就像是給每顆衛(wei)星戴上了一(yi)塊‘手表’，有了國產無磁變容(rong)(rong)管(guan)這個重(zhong)要(yao)件，‘手表’將更加(jia)精準、安(an)全。”

架起“天線之網”。衛星(xing)上(shang)天(tian)后，為實時掌握(wo)來(lai)自“星(xing)星(xing)”的(de)(de)位置，中國電科架起了(le)“天(tian)線(xian)之網”，猶(you)如一條看(kan)不(bu)見的(de)(de)風(feng)箏線(xian)，為任務正(zheng)常運行(xing)提供指揮決策。

“北斗(dou)三號”地(di)面(mian)運(yun)控(kong)系統中，網絡通信子(zi)集團39所研發的(de)(de)拋物面(mian)天線(xian)實現了(le)(le)對(dui)衛星的(de)(de)自動跟蹤，從而(er)保證(zheng)天線(xian)電軸(zhou)可以始終準確地(di)指向衛星，為地(di)面(mian)運(yun)控(kong)系統提供了(le)(le)一(yi)條(tiao)高品質(zhi)的(de)(de)、傳輸(shu)時延和(he)相位中心穩定的(de)(de)上下(xia)行射頻通道，填補(bu)了(le)(le)我(wo)國在此(ci)領域的(de)(de)空白(bai)。

在這個運控系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)，天線伺(si)服控制無人值守技術，可(ke)使(shi)天線根據(ju)系(xi)(xi)統(tong)播(bo)發的(de)(de)預推衛星星歷和地(di)面站(zhan)坐標(biao)計(ji)算(suan)天線方位(wei)俯仰引導角度(du)，從而實現(xian)對(dui)衛星的(de)(de)跟(gen)(gen)(gen)蹤，任務(wu)結束后天線自(zi)(zi)動(dong)收藏，減少了人為操控失誤，提高了系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)可(ke)靠性。單脈沖/程序混合跟(gen)(gen)(gen)蹤技術的(de)(de)運用，可(ke)使(shi)天線一旦發現(xian)滿足跟(gen)(gen)(gen)蹤條件(jian)的(de)(de)目(mu)標(biao)，則自(zi)(zi)動(dong)進入自(zi)(zi)跟(gen)(gen)(gen)蹤，同(tong)時(shi)在自(zi)(zi)跟(gen)(gen)(gen)蹤過(guo)程中(zhong)，如(ru)果(guo)目(mu)標(biao)跟(gen)(gen)(gen)丟了，系(xi)(xi)統(tong)可(ke)通過(guo)系(xi)(xi)統(tong)判斷再次發現(xian)目(mu)標(biao)進行跟(gen)(gen)(gen)蹤。

目(mu)(mu)前，39所還承研了“北斗(dou)(dou)三號(hao)”地面系統45米(mi)天(tian)(tian)線(xian)，將大口徑(jing)高(gao)精度(du)天(tian)(tian)線(xian)的(de)(de)保(bao)型設計技術成(cheng)功運用到(dao)方案設計中(zhong)，使得天(tian)(tian)線(xian)具有更(geng)高(gao)的(de)(de)表(biao)面精度(du)、更(geng)優的(de)(de)天(tian)(tian)線(xian)效率，建成(cheng)后將是國(guo)內最大口徑(jing)的(de)(de)轉臺(tai)式(shi)全(quan)動天(tian)(tian)線(xian)；在(zai)建的(de)(de)全(quan)空域多目(mu)(mu)標統一測控(kong)天(tian)(tian)線(xian)，主要用于完成(cheng)北斗(dou)(dou)導航衛星(xing)(xing)的(de)(de)所有類型在(zai)軌(gui)衛星(xing)(xing)長期測控(kong)管理任務，也可(ke)同時為地球同步軌(gui)道、中(zhong)軌(gui)和低軌(gui)衛星(xing)(xing)3類軌(gui)道衛星(xing)(xing)提供(gong)測控(kong)服務，該設備建成(cheng)后將極大提升我國(guo)衛星(xing)(xing)測控(kong)能(neng)力(li)；此外，數(shu)十套監測天(tian)(tian)線(xian)及多頻天(tian)(tian)線(xian)將遍布全(quan)國(guo)，為北斗(dou)(dou)衛星(xing)(xing)在(zai)軌(gui)監測提供(gong)可(ke)靠保(bao)障。

信號“放大鏡”。北斗衛星導(dao)航系統(tong)(tong)可以在(zai)全球(qiu)范圍(wei)內全天(tian)候、全天(tian)時(shi)為各(ge)類用戶(hu)提供高(gao)(gao)(gao)精度(du)(du)、高(gao)(gao)(gao)可靠定位(wei)、導(dao)航、授時(shi)服務，并具有獨特的短報文通信功能(neng)。其中，要保持導(dao)航系統(tong)(tong)授時(shi)校(xiao)頻的高(gao)(gao)(gao)精度(du)(du)，衛星必須配有高(gao)(gao)(gao)穩定度(du)(du)、高(gao)(gao)(gao)精度(du)(du)的原子鐘。

“目前，我國的(de)北斗導(dao)航系(xi)統(tong)采用了(le)氫原子鐘(zhong)。根據量子理論，原子能態(tai)躍遷(qian)決定頻(pin)率(lv)，該頻(pin)率(lv)信號穩定度極高。”聲光電磁子集團高級工(gong)程師楊桃均介紹(shao)說。他同時(shi)表示(shi)，由于該信號的(de)頻(pin)點及幅度等原因，該信號需進行(xing)變頻(pin)、鎖相、放(fang)大等處理，才能作為北斗系(xi)統(tong)的(de)時(shi)鐘(zhong)應用。

“前(qian)期，采用(yong)過晶(jing)體振(zhen)(zhen)蕩器(qi)(qi)(qi)及介質振(zhen)(zhen)蕩器(qi)(qi)(qi)等作為(wei)變頻處理的(de)本振(zhen)(zhen)信(xin)(xin)號源(yuan)，但考慮高可(ke)靠(kao)的(de)星(xing)載應(ying)用(yong)，我們最(zui)終確(que)定了(le)(le)頻率(lv)(lv)準確(que)度(du)更(geng)高而體積(ji)更(geng)小(xiao)(xiao)(xiao)的(de)聲(sheng)表(biao)(biao)面(mian)波振(zhen)(zhen)蕩器(qi)(qi)(qi)作為(wei)本振(zhen)(zhen)信(xin)(xin)號源(yuan)。”楊桃(tao)均說，聲(sheng)表(biao)(biao)面(mian)波振(zhen)(zhen)蕩器(qi)(qi)(qi)可(ke)直(zhi)接工(gong)作于L波段，聲(sheng)表(biao)(biao)面(mian)波振(zhen)(zhen)蕩器(qi)(qi)(qi)可(ke)直(zhi)接工(gong)作于L波段，綜合(he)考慮體積(ji)、可(ke)靠(kao)性(xing)和抗振(zhen)(zhen)動等因素(su)，更(geng)適(shi)用(yong)于北(bei)斗原子鐘(zhong)。該型(xing)產品在國內率(lv)(lv)先(xian)實(shi)(shi)現了(le)(le)星(xing)載實(shi)(shi)用(yong)，達到(dao)(dao)了(le)(le)體積(ji)小(xiao)(xiao)(xiao)、溫(wen)漂低、功率(lv)(lv)波動小(xiao)(xiao)(xiao)、低相噪(zao)等高穩定、高可(ke)靠(kao)的(de)目標(biao)，綜合(he)性(xing)能指標(biao)處于國內領(ling)先(xian)、國際先(xian)進(jin)，對于實(shi)(shi)現氫鐘(zhong)小(xiao)(xiao)(xiao)型(xing)化、高穩定度(du)、高精(jing)度(du)起到(dao)(dao)了(le)(le)非常(chang)關(guan)鍵(jian)的(de)作用(yong)。

要確(que)保提供精(jing)準的(de)服務(wu)，信號(hao)必須清楚、連續。有(you)了中(zhong)國電科提供的(de)空間行波管、激(ji)光反射器(qi)等信號(hao)“放(fang)大器(qi)”，清晰的(de)信號(hao)不再是“夢”。

12所(suo)提供的全國產(chan)化L波段空間(jian)行波管系列產(chan)品和S波段空間(jian)行波管是(shi)北斗三(san)號(hao)導航(hang)衛星(xing)的核心(xin)單機，可實現衛星(xing)對地定位信號(hao)的放大。

據12所(suo)L、S波(bo)段空(kong)間(jian)行(xing)波(bo)管專(zhuan)家王賀(he)飛(fei)介(jie)紹(shao)說，前(qian)期(qi)，國(guo)(guo)(guo)外(wai)一直對可用于導(dao)航衛星(xing)的(de)L、S波(bo)段空(kong)間(jian)行(xing)波(bo)管實施(shi)嚴格的(de)技術封鎖和(he)產(chan)品禁(jin)運，中國(guo)(guo)(guo)電(dian)科立足于現實技術積(ji)累，通過設計、分析、驗證的(de)無數次(ci)迭(die)代，終于攻克了(le)多項技術難關，研制出(chu)具有高(gao)功(gong)率、高(gao)效(xiao)率和(he)高(gao)可靠性(xing)的(de)產(chan)品，成功(gong)打破國(guo)(guo)(guo)際禁(jin)運，綜合性(xing)能指標達到國(guo)(guo)(guo)際先(xian)進水平，創造了(le)國(guo)(guo)(guo)產(chan)化空(kong)間(jian)行(xing)波(bo)管批量(liang)生產(chan)、批量(liang)交付、批量(liang)在軌應用的(de)紀錄，確保全球導(dao)航系統提供(gong)高(gao)精(jing)度、高(gao)穩(wen)定性(xing)定位和(he)導(dao)航服務。

此(ci)外，11所研制的(de)激(ji)光(guang)反射器，作為衛星(xing)艙外有(you)效搭載設備，能夠增強目標表(biao)面(mian)對激(ji)光(guang)信號(hao)的(de)反射，是國內首批設計(ji)壽命十年以上(shang)、全國產(chan)化中軌道(dao)激(ji)光(guang)反射器。