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【環(huán)球時報-環(huán)球網(wǎng)報道 記者 劉揚(yáng)】5月5日，中國新一代載人飛船試驗船（簡稱“試驗船”）在長征五號B（簡稱“長五B”）運(yùn)載火箭的搭載下，從海南文昌發(fā)射場成功升空。該試驗船是我國建立下一代空間站的重要運(yùn)載工具，將為未來航天員天地往返打下技術(shù)基礎(chǔ)。 作為我國載人航天工程副總指揮單位，中國電子科技集團(tuán)有限公司（簡稱“中國電科”）在本次任務(wù)中繼續(xù)發(fā)揮自身在測控通信、元器件研制方面的核心作用，承擔(dān)運(yùn)載火箭系統(tǒng)、測控通信系統(tǒng)、發(fā)射場系統(tǒng)等眾多系統(tǒng)的研制和保障任務(wù)，提供了上千臺/套整機(jī)設(shè)備和千余只關(guān)鍵元器件，為發(fā)射任務(wù)增添“五顏六色”的呵護(hù)，全面保障試驗船和火箭發(fā)射的安全可控。
藍(lán)色力量：超大超能太陽電池陣持續(xù)賦能
當(dāng)航天飛行器脫離運(yùn)載火箭，駛?cè)朊ＣＬ?，就需要依靠配備的太陽電池陣獲取能量。太陽電池陣在飛行器入軌初期展開成翼，通過光生伏特效應(yīng)將太陽光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，在飛船飛行的光照區(qū)向各分系統(tǒng)和有效載荷提供電能，并向蓄電池組提供充電電能，確保飛行器自主飛行。
與神舟飛船相比，本次發(fā)射的試驗船體型更大，既能載人也可載貨，并且可重復(fù)使用。“大”體格自然需要“大”電池。中國電科為試驗船量身定制了“超大超能”太陽電池陣，是我國目前LEO軌道發(fā)電面積最大的三結(jié)砷化鎵剛性太陽電池陣，具備轉(zhuǎn)換效率高、抗輻照性能好等特點(diǎn)，可滿足任務(wù)的高輸出功率要求。同時，為了提高太陽帆板有效布片面積的布片率，中國電科設(shè)計了大面積電池，是目前我國在軌應(yīng)用單體面積最大的三結(jié)砷化鎵太陽電池。
據(jù)測試，太陽電池陣電池電路在對力學(xué)環(huán)境和熱環(huán)境的適應(yīng)性方面，均表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，達(dá)到國際先進(jìn)水平。
在貨物返回艙里，也有中國電科配備的超強(qiáng)力電源。一次電源分系統(tǒng)是返回艙的心臟，為返回艙提供能源“血液”。從承接該項目，至2020年試驗船貨物返回艙成功發(fā)射，中國電科項目研制團(tuán)隊先后完成了一系列研制生產(chǎn)任務(wù)。該系統(tǒng)創(chuàng)新性突破了一系列技術(shù)，實現(xiàn)了傳統(tǒng)航天器中需要多臺單機(jī)才能實現(xiàn)的全部功能，保證了貨物返回艙一次電源分系統(tǒng)的小型化、輕量化，極大減輕返回艙自身的重量。此外，該系統(tǒng)首次在返回艙采用了高能鋰原電池組，在有限的體積內(nèi)提升整機(jī)比能量，助力貨物返回艙強(qiáng)力升空與有效運(yùn)行。
暖色呵護(hù)：測控之網(wǎng)時刻護(hù)航
試驗船任務(wù)拉開了我國空間站時代的大幕，自然被全世界矚目。無數(shù)雙眼睛都在盯著飛船的一舉一動，如何確保飛船實時“直播”，不留盲區(qū)呢？
中國電科在背后牽起了密不透風(fēng)的測控通信“風(fēng)箏線”，如太陽光般無處不在，確保試驗船行蹤無遺漏。
測控通信系統(tǒng)就像“千里眼”和“順風(fēng)耳”，接收和傳遞著試驗船的每一個信息，控制在各飛行階段的軌道測量、遙測、遙控和圖像傳輸?shù)裙ぷ?。為了布置這條“風(fēng)箏線”，中國電科在陸、海、天全方位系統(tǒng)布局了地面雷達(dá)、地面測控站、海上測量船及中繼衛(wèi)星系統(tǒng)，連接地面與長五B火箭、地面與試驗船、指揮中心與各個測控站點(diǎn)，保證長五B成功升空，將試驗船成功送入預(yù)定軌道，并全程守護(hù)試驗船順利完成在軌試驗任務(wù)。
在廣袤大地，通過從南到北、從東到西星羅棋布的地面測控站，對飛船直接進(jìn)行著跟蹤測量、遙測、遙控和通信；在茫茫遠(yuǎn)洋，遠(yuǎn)望船嚴(yán)陣以待，勇?lián)鸺惋w船海上跟蹤測控的重任；在深邃蒼穹，中繼星上下行鏈路，勾連天地，在天地間架起一座信息傳輸?shù)?ldquo;高速公路”，通過它，試驗飛船上的各種試驗數(shù)據(jù)，將實時傳輸回地面，地面的各種指令，也將實時控制著試驗的進(jìn)程。
安裝在境外的統(tǒng)一測控系統(tǒng)，完成了對本次發(fā)射活動關(guān)鍵弧段的測控任務(wù)。據(jù)了解，該測控站經(jīng)過改造升級，功能齊全，具備標(biāo)準(zhǔn)模式、相干擴(kuò)頻、非相干擴(kuò)頻、數(shù)傳、測控數(shù)傳一體化等工作模式，是國內(nèi)首套實現(xiàn)全自動化測試標(biāo)校、計劃驅(qū)動的遠(yuǎn)程高精度自動化運(yùn)行的系統(tǒng)，是“有人值守、無人操作”的新一代測控設(shè)備。
有了完備的測控系統(tǒng)，試驗船隨時在線不是問題，那么，在如此高空飛行的情況下，如何能實現(xiàn)“遠(yuǎn)在天邊，近在眼前”的觀看效果呢？中國電科研制的衛(wèi)星通信系統(tǒng)和實況電視系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)是通信測控網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，各種數(shù)據(jù)、語音和圖像信息，在各測控站點(diǎn)與指揮中心之間要完成信息傳輸，要靠它來完成；實況電視系統(tǒng)可以采集從火箭點(diǎn)火的剎那到火箭上升階段的關(guān)鍵場景，如實記錄，高清傳輸，為指揮員提供可視化決策手段的同時，也為電視臺提供高清的畫面圖像。
金色大腦：全面改造升級，滿足多任務(wù)協(xié)同需求
要想實現(xiàn)試驗船的安全飛行，需要自主可控的“智慧大腦”，北京航天飛行控制中心計算機(jī)系統(tǒng)和指揮顯示系統(tǒng)就如同人的大腦，掌控著整個任務(wù)周期數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收和處理工作。
本次任務(wù)，中國電科承擔(dān)了北京航天飛行控制中心計算機(jī)系統(tǒng)和指揮顯示系統(tǒng)建設(shè)及改造工作，對系統(tǒng)進(jìn)行了全面升級，注入更多“金色”的智慧。
在指揮顯示系統(tǒng)的建設(shè)升級中，中國電科注入了“多指揮廳協(xié)同控制”理念。“未來空間站為多目標(biāo)飛行任務(wù)，協(xié)同工作需要多專業(yè)、多部門人員通力合作，其配套指揮場所的顯示信息也需要整合到統(tǒng)一平臺，實現(xiàn)協(xié)同切換。”測控中心計算機(jī)及指揮顯示系統(tǒng)項目總師華偉介紹，“多指揮廳協(xié)同控制”理念利用先進(jìn)的分布式信號播控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)各廳圖像信息的融合共享、交互推送，滿足空間站多任務(wù)場所指揮顯示保障需求。該理念可以實現(xiàn)“1+2+1”的任務(wù)保障模式，即1個在執(zhí)行任務(wù)，2個聯(lián)試任務(wù)和1個任務(wù)準(zhǔn)備并行的工作模式。
此外，指揮顯示系統(tǒng)采用當(dāng)前主流的小間距LED顯示屏及分布式信號播控拼接系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的投影幕，小間距LED顯示屏具有更高的可靠性和壽命、更高的分辨率和亮度以及更寬的色域和更高的飽和度等特點(diǎn)，能夠為各類飛行控制任務(wù)提供有力保障。
無色神經(jīng)：關(guān)鍵器件，保障安穩(wěn)運(yùn)行
不論是火箭騰空，還是試驗船在軌運(yùn)行，都離不開關(guān)鍵器件的有力支撐，這些關(guān)鍵器件作用重大，猶如人身上的“神經(jīng)”，為飛行器的健康運(yùn)行輸送血脈。
在長五B身上，中國電科配備的伺服控制器及時間指令變換器作用重大，可以確?；鸺邮照_的指令，確保發(fā)射姿態(tài)。
助推伺服控制器是長五B控制系統(tǒng)重要的智能電子設(shè)備之ー，其接收處理來自箭載計算機(jī)發(fā)出的控制指令，實時進(jìn)行綜合校正運(yùn)算，有效控制火箭助推器的擺動角度，確保火箭的發(fā)射姿態(tài)。助推伺服控制器的研制突破了多項關(guān)鍵技術(shù)，有的技術(shù)屬國內(nèi)運(yùn)載首次應(yīng)用，提高了伺服控制的精度和穩(wěn)定性，大大降低了助推伺服控制器的體積、功耗、重量。
時間指令變換器是專用于長五B助推模塊測量系統(tǒng)的箭上產(chǎn)品,其主要功能是實時監(jiān)控火箭飛行狀態(tài)，采集分析火箭飛行控制參數(shù)，是長征五號運(yùn)載火箭的重要單機(jī)之一。
在試驗船上，中國電科配套了“新一代”Ka頻段12W空間行波管，可實現(xiàn)對視頻、話音、遙測數(shù)據(jù)的微波信號放大。針對試驗船核心單機(jī)功耗、重量、可靠性更高等要求，中國電科采用升級版的設(shè)計和結(jié)構(gòu)，使之功耗大幅度降低，重量顯著減輕，成品率成倍提升，工作電壓、射頻參數(shù)具備更高的一致性，在高低溫全氣壓的極端環(huán)境下均可穩(wěn)定運(yùn)行，有效提升了飛船傳輸信息的速度，大幅降低誤碼率。
宇航用光纜組件作為試驗船的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，起著載人飛船內(nèi)信息互通互聯(lián)的作用。為增強(qiáng)光纜組件的生存能力，中國電科項目團(tuán)隊結(jié)合航天實際應(yīng)用，進(jìn)行了產(chǎn)品原理和工藝的全新設(shè)計，將光纜組件的環(huán)境適應(yīng)性穩(wěn)步提高，讓載人飛船的這些“神經(jīng)”韌性十足。產(chǎn)品不僅具備重量輕、損耗低等特點(diǎn)，而且能夠滿足機(jī)械、溫度、空間環(huán)境適應(yīng)性，達(dá)到載人飛船的需求。
在火箭和試驗船上，中國電科配置了各型各類的傳感器，針對任務(wù)特性，對新研產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)突破，同時對傳感器進(jìn)行了升級改造，確保長壽命、高可靠。
新研制的真空傳感器用于測試成分復(fù)雜的混合氣體工質(zhì)，使用時需反復(fù)承受瞬間從真空環(huán)境到常壓環(huán)境的氣壓沖擊工況，常規(guī)的真空產(chǎn)品根本無法耐受。中國電科研制團(tuán)隊創(chuàng)新突破，設(shè)計了全新的電路，滿足了工程需要；新研制的高溫傳感器，要求在常溫到幾百度的溫度沖擊環(huán)境下長時間工作，并實現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確測量。設(shè)計人員通過大量實驗，模擬產(chǎn)品使用環(huán)境考量材料耐受性，最終突破了材料選材的局限，實現(xiàn)產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下的長壽命高可靠工作。
在長壽命攻關(guān)工作中，中國電科解決了化學(xué)量傳感器敏感元件長期工作后的漂移問題，確保氣體傳感器、濕度傳感器、水質(zhì)傳感器的穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性，有效保障空間站內(nèi)航天員工作和生活環(huán)境；在高可靠性攻關(guān)工作中，解決了用于監(jiān)測航天員生活環(huán)境氧氣含量傳感器敏感器件環(huán)境耐受性問題。
