“成都造”护航梦天实验舱发射！电子十所首席专家揭秘背后故事

互推小编 2023-12-13

刚刚，中国“天宫”空间站梦天实验舱搭乘长征五号B遥四运载火箭，在海南文昌发射场点火升空。

随着梦天实验舱正式入轨运行，由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、载人飞船和货运飞船五个模块组成的中国空间站正式建成，这也意味着中国载人航天发展进入探索科学前沿、开发空间资源、造福人类社会的新阶段。

在这场逐梦之旅中，位于成都的中国电子科技集团公司第十研究所（下称“电子十所”）贡献了多项设备与系统。

“成都造”在此次飞行任务中发挥了哪些作用？背后又有哪些小故事？红星新闻记者对话电子十所集团公司首席专家柴霖。

电子十所集团公司首席专家柴霖

新一代综合化测控系统

搭建天地“生命线”

据了解，电子十所牵头研制的陆海天基测控通信网，构建了新一代综合化测控系统，负责对长五B、“梦天舱”等航天器进行轨道测量、遥测、遥控、话音和数据传输。

“测控系统是航天员、航天器在太空与地面联系的唯一纽带，也像一根‘风筝线’。我们如何找到航天器的位置，如何指挥航天器执行一系列指令，如何与航天员取得联系，都离不开我国建设的航天测控网。”柴霖说，测控通信系统是十所承担的任务比重最大、最为重要的部分，包括全部远望号测量船、东风站、青岛站、喀什站、纳米比亚站、天链多颗中继卫星地面终端站及测距转发站，占全部参试测控设备的70%以上。这些陆基、海基和天基测控3种类型的十几个测控站，从不同维度织就了一张安全高效的测控通信网络，对载人航天器实现100%的测控通信覆盖率。

新一代综合化测控系统主要有“资源池化、全国产、零保驾”三大特点，其中，资源池化是一个全新亮点。

柴霖告诉红星新闻记者，本次梦天任务的主力测控站是7月份刚发射的天链二号03星，十所研制的地面终端站也是刚完成验收交付。天链二号03星地面终端站采取了新技术体制——基带池，基带池是一个共享、通用、大规模信号处理平台，能够像智能手机一样“通用硬件平台，软件定义功能”，加载不同APP就能实现不同功能。在一个基带池平台上，可以同时处理多个天线的多路信号、运行多种工作模式，兼容不同信号波形、多频点及多目标。这样一来，使得执行任务的可靠性大大提高。

资源池化还有一个好处，那就是虚拟化。即，随着技术的发展，执行航天测控任务的设备将朝着通用硬件平台的方向发展。或许有一天，用一台民用笔记本接上天线就能接收卫星信号，随时随地都可执行任务。

“全国产”，即在新一代测控系统中，从软件到硬件，从基础元器件到整机、系统，已全部实现国产化。目前，国产操作系统和国产元器件的稳定性、可靠性已大大提高。

对此，柴霖也深有感触。

“20年前我们做航天测控，主要设备都从国外采购，那时候特别受气，稍微出点问题就要跟厂家联系，半年都返修不回来。有时还需请人到测控站排查故障，测控站都非常偏远，条件艰苦，对方特别傲慢，待在宾馆里，我们把设备送到房间。”正因如此，过去十几年里，电子十所坚定不移地走国产化的道路，也就有了今天的“全国产”。

除了基带池的超大规模冗余量、稳定可靠的国产软硬件保障外，可靠性的极大提高还借助于健康管理技术的加持。健康管理系统融合了传统的故障树、专家系统和现代的大数据技术，将“发病——治病”模式转化为“实时全身体检，预测疾病于未然”模式，因此可以实现“零保驾”。

可靠性的大大提高也“解放”了技术人员——执行重大航天任务时，技术人员也不用像以前那样，全程守在站上或船上做技术支持。

载人航天系统的心跳脉搏：

3000年误差不超过1秒

电子十所还为文昌发射场配备了T0控制台和时统设备。T0控制台是安装在发射场系统中的重要设备，用于获取火箭起飞触点信号，产生起飞T0时刻并传输给发控中心、指挥中心以及测控通信系统。就是说，T0时刻是庞大的航天体系开始运转的基准点，它也决定了火箭飞行弹道的计算精度，是火箭飞行正确执行控制指令的关键因素。

从发射、入轨、对接、分离到返回着陆，整个载人航天系统各设备需要在统一的时间、统一的频率下同步工作，就如同人的心跳脉搏一样。时统设备就承担着这样的任务。

我国航天体系中分布在各发射中心、航天飞控中心、中继卫星控管中心、卫星测控中心及各测控站、测量船上的时频统一系统均为十所研制，其精确性达到了3000年误差不超过1秒。

此外，此次随梦天舱一起升上太空的，还有一副Ka频段多波束相控阵天线，这副天线能向地面传输600Mbps速率的宽带数据。

Ka频段天线是一个感知设备，配合问天舱内搭载的科学实验柜使用。就此，天线与实验柜形成一套完整的科学实验系统。值得一提的是，这一整套实验系统都出自十所，未来将进行包含网络化测控、探测洋流等航天电子领域的科学实验。

打造一个太空WiFi

让航天器享受太空5G网络的便捷灵活

“载人航天、探月探火、卫星导航......等取得重大成果。”采访中，柴霖提到了党的二十大报告中这三组关键词，这是中国过去十年在航天领域所取得的成就。

“中国载人航天工程从1992年开始立项实施，无数航天人为之付出了青春与汗水，在国家实施载人航天工程的三十载中，电子十所也一直在用创新支撑科技自立自强，铸造大国重器。”柴霖说，从神舟一号到神舟十四号，从天宫实验室到空间站，载人航天的30年时间，十所“打满全场”，完整地参加了载人航天测控通信、外测安全、时统等三方面工作。对航天人来说，这三组关键词，既受鼓舞，也深感骄傲。

从航天测控的角度来看，他认为，网络化测控，以及资源池化→虚拟化→云化，是未来发展方向。

在以前，测控系统对航天器的测控基本属于点对点，且需专用设备。尤其是载人航天，需要提前精确计算飞行轨道和发射时间，天线在航天器到达的地方提前等待。网络化测控相当于做了一个“太空WiFi”，航天器无需事先进行任务规划，就可实现随遇接入，因为测控信号于太空将无处不在。

所谓资源池化→虚拟化→云化，是一个循序渐进的过程，最终将在云架构下，实现算力资源的动态按需自动分配，且航天器无需感知。“就像我们使用手机一样，进入5G网络后，不论是看电影还是发图片，几乎完全没有停滞，我们也无需在意信号是由哪个基站给予支持的。”

“十所已经提前五年进行探索，也取得一些良好成果。”他相信，五年以后，随着新技术大面积铺开，上述两个目标都能完全实现。

背后故事：

“特别能吃苦能奉献，就是中国载人航天精神”

新的技术应用意味着新的挑战。

柴霖告诉记者，天链二号03星的地面终端站在新疆喀什，为保障此次任务圆满完成，今年6月开始，团队就抽调了10余人在外场安装联试，另外20余人在成都做后方技术支持。在遇到用户使用不太熟练，设备本身需要调试等问题时，如果外场人员不能解决，就需将故障现象传回所里，所里的团队再利用平行系统还原故障现象，查出原因，找到解决办法。

“不巧的是，今年8、9月份，成都、新疆先后发生疫情，种种不利因素叠加，给任务带来更多挑战。”柴霖说，9月1日开始，成都团队就全员封闭驻守所里，工作区没有宿舍，晚上只能打地铺睡觉。最困难的是洗澡。工作区只有健身房有少量洗澡设备，因此，只能提前定好时间排队洗澡。

在喀什，站上和生活区隔了一定距离，因疫情原因，驻场的10余人也全员留在站上，睡觉只能睡库房，驻外场成员长时间没法换班。

为了将天链二号03星地面终端站设备调试到最佳状态，外场和所内队员克服了种种不利因素，熬夜加班更是家常便饭，最终顺利保障任务完成。“特别能吃苦，特别能奉献。这就是中国载人航天精神。”柴霖说。