中国航天日丨55 年!从“东方红一号”到神舟二十号,中国航天交出浪漫答卷
中国网4月24日讯(记者 谢露莹)“5、4、3、2、1,点火!”24日,在酒泉卫星发射场,神舟二十号载人飞船在长征二号F遥二十运载火箭的托举下顺利升空,发射取得圆满成功,用实际行动为以“东方红一号”升空为纪念日的“中国航天日”,交出最浪漫的航天答卷。
1970年4月24日,酒泉卫星发射中心,火光冲天,轰鸣声震彻大地,长征一号火箭搭载着中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”,划破苍穹,开启中国航天新纪元。那一刻,全国沸腾,世界瞩目,中国正式踏入太空探索行列。
55年间,中国航天书写了人类从地球走向浩瀚宇宙的壮丽诗篇。
测控系统的升级:从“抓得住”到“护得牢”
“光学跟踪正常”“遥测信号正常”……这些此起彼伏的口令信号,振奋着每一位测控人的神经,这代表着测控系统稳定发挥作用,捕捉到了飞船的每一条踪迹。
测控系统不仅是飞船的“导航仪”,更是航天器的“千里眼”,承担着飞船遥控、遥测、测量等任务,精准测控飞船入轨、自主对接,完成地面人员与航天员之间话音、图像等信息的传输。
“东方红一号”时代,测控信号仅能靠地面站接力追踪。如今,覆盖陆海空的十余套测控设备织就“天罗地网”,全程护航神舟二十号飞船发射全过程,实现100%测控覆盖率。
技术跃迁的背后,是科研人员不断用精湛的技术体系,刷新测控通信系统的技术高峰。
记者了解到,作为中国测控通信系统的主体研制单位,近年来,中国电子科技集团有限公司(简称“中国电科”)承研了中国90%以上的地基/船载/车载测控、雷达、卫星通信等装备,从陆上测控站、海上测量船、中继卫星系统等多个维度,已形成一张覆盖火箭上升段、在轨运行段、交会对接段的“精密天网”,圆满完成了历次“神舟”“天宫”“天和”“问天”等各型飞船及空间站全部飞行任务。
卫星通信系统的跃升:从“听得到”到“天地通”
从“东方红一号”在太空唱响东方红,到“神舟二十号”连通天地顺畅通话,卫星通信系统搭建的“星河之桥”更为宽广、顺畅。
“卫星通信系统紧密连接地面与飞船、地面测控中心与测控站,有了它,各种语音、图像、命令和数据就能在天地之间、地面测控中心与各测控站之间实时稳定传输,飞船也就像自由翱翔却不断线的风筝,准确发射、安全运行,与太空站精准对接。”网络通信研究院技术专家赵亚松表示,由他们研制的天地通监控中心,如同洞察寰宇的“最强大脑”,将不同链路、不同格式的空间站图像话音数据汇集,进行记录、编解码、转发、选优输出,完成系统设备的监控,在浩瀚宇宙中奏响“天地交响乐”。
计算机系统的扩容:从“测得出”到“灵活测”
1970年4月24日,安全控制室内,墨绿色的X-Y记录仪纸带沙沙滚动,钢笔尖般的描迹笔在坐标纸上跳跃游走。随着最后一组脉冲信号涌入,两条粗细不同的曲线终于在荧光灯下完美交叠——实测弹道如墨线般嵌入理论轨道的银灰色轨迹,分毫不差。这标志着由中国电科研制的108乙机,准确地预报了“东方红一号”卫星飞越全球各大城市上空的准确时间,测量系统和安全系统实现“稳妥可靠、万无一失”。
作为当时的核心计算设备,108乙机就像一个“智慧大脑”,负责处理卫星的轨道参数、测控数据及发射后的实时监测,并将计算结果传输给地面测控站,为卫星的准确入轨提供技术支持。
“测控中心计算机系统在飞船发射、交会对接和返回整个任务周期内,通过接收外来信息数据,并依靠系统进行数据处理,最后将信息数据发送到显示终端,为决策工作人员指挥判定提供依据。”中国电科太极技术专家林全华表示,为神舟二十号承建的计算机系统包括“左右脑”两个部分,计算、网络、存储、显示、时统等硬件设施就像大脑的“左脑”,进行实时数据处理、网络传输、指挥显示等理性逻辑操作。
应答机的重塑:从“听得清”到“听得准”
中国电科10所展厅展柜里,一块长宽高约20厘米、重达5公斤的深棕色大块头静躺在绒布上。带着些许锈迹的外表,那些被风雨和岁月侵蚀的痕迹,恰似勋章般昭示着它的荣光,镌刻着中国航天“从无到有”的最初心跳。
它就是在“东方红一号”卫星搭载的中国第一台星载应答机。当“东方红一号”划破天际时,正是它藏在卫星舱内,用20瓦的小功率,向地面测控站发出第一串“滴滴答答”的应答信号,让世界听见了中国航天的清晰声音。
“应答机是安装在火箭仪器舱内部的设备,它和地面雷达系统协作就可完成对火箭飞行速度和距离的测量。可以说,应答机就是火箭的‘顺风耳’,无论火箭飞到哪里,它总能回答我们火箭在哪里。”中国电科10所技术专家范义平表示,想要“听得准”可不是一件容易的事儿,技术人员用数十载时间,研发出四代外测系统箭上应答机,才最终实现这一目标。
“‘东方红一号’卫星上配备的是我们研制的星载应答机,而神舟二十号发射任务中使用的是第四代外测系统箭上应答机,可以看到,个头和身材已经修长干练了一大半。”拎着两块应答机,技术人员王钺添骄傲地说。
为实现神舟二十号飞船数字化应答机的研发,他们利用两年时间完成理论研究,总结出一套数字化设计方法,实现从“模拟”到“数字”的飞跃,最终成功研发国内首款数字、全固态脉冲应答机,调试工作量减少80%,体积减小50%,具备小体积、轻重量、高可靠、良好可生产性等优势。
关键元器件的蜕变:从“打补丁”到“超性能”
“我们的器件就像是‘东方红一号’卫星上的‘补丁’,‘补丁’虽小,却为卫星的完整性提供了必不可少的支撑。”回忆起为“东方红一号”卫星研制环行器、隔离器的时光,中国电科9所的老一辈工程师总是喜欢这样比喻。
环行器、隔离器作为通信设备中的核心元器件之一,可保证卫星信号有效传输,实现天地通信正常运行。从“东方红一号”开创航天事业运用磁性元器件先河,到先后攻克设计技术、工艺技术、测试技术难题,实现从材料、设计、工艺全链条自主创新,直至如今在神舟二十号发射任务上配套的环行器、隔离器,项目团队实现器件及组件体积变小300%以上,性能提升约30%,走出一条坚持与时俱进、不断开拓的创新路。
回顾过去,展望未来。中国航天的伟大征程已经走过了55年的辉煌历程。随着新时代航天事业的发展,我们有理由相信,中国航天人将在探索星辰大海的征途上,继续谱写更加壮丽的篇章。
编审:张艳玲 蔡晓娟