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中国电科助力“长征五号”安全、智慧腾飞

发布时间:2016-11-04 10:34:49作者:中国电科

11月3日,我国目前运载能力最大的火箭——长征五号在海南文昌航天发射场点火升空。中国载人航天工程副总指挥、空间实验室飞行任务总指挥部副总指挥长、中国电子科技集团公司董事长、党组书记熊群力亲临文昌航天发射场观看并指导发射。

作为我国探月工程、载人航天副总指挥单位,中国电科在我国“航天梦”征程中扮演着重要角色,凭借在航天测控系统和元器件研制生产方面数十年的人才和技术优势,为我国载人航天工程、探月工程、北斗卫星导航工程等提供了核心支撑。

在长征五号任务中,中国电科共有20余家成员单位共计28个科研团队参与到任务研制,并派出百人团队和近千套设备在跨越南北的任务线上实现信息互联互通。火箭发射前一天,熊群力赶往发射场,看望慰问参研参试人员,检查参研测控设备运行情况,确保为火箭成功发射做好支撑。

在这项重大任务中,中国电科承担了大量关键器件的研制和保障任务。

  布下航天测控的“风筝线”,确保随时“互通有无”

如果用风筝来比喻航天器的话,测控系统就是风筝线,可以控制航天器。

在运载长征五号火箭入轨的过程中,中国电科在陆上测控站、海上测量船、中继卫星系统中,从不同维度编织了一条覆盖海、陆、空三地的通信测控网,对长征五号实现全面覆盖的测控通信,为火箭顺利发射、卫星在轨测控及正常运转提供坚实保证。

海上,远望船上的通信测控设备经过中国电科技术人员的长期调试和认真巡检,随时待命;陆上,各种车载站和便携站准备就绪,时刻准备执行任务;天上,中继卫星装载着通信测控系统,在飞行中迎接使命的到来。一条条指令沿着这张网在火箭、发射中心和指挥中心传送,确保将火箭安然送到太空,同时在火箭发射的全过程采集、捕捉和传输相关数据、图像、话音以及指挥调度等信息,为长征五号任务正常运行提供指挥决策。

火箭点火升空的背后,中国电科的测控系统犹如看不见的风筝线,接收和发送指令,接收遥测、数传信息,测速、测距和跟踪测角,为长征五号顺利发射提供精准的测控技术,遥遥控制火箭按照预定的飞行轨迹升空。

  新一代箭载测量设备,打造数据传输的“搬运工”

从点火起飞到飞行器入轨,都需要对运载火箭的全过程进行姿态及轨道信息的监测,这是火箭发射任务成功的关键。而保障“长征5号”这一超级明星从点火起飞到入轨,完成这一全过程监测重任并将相关数据准确传递给指挥中心的“关键先生”,即是由中国电科研制生产的新一代箭载测量设备——天基测量设备。

“此次执行任务的天基测量设备是新一代箭载测量设备,首次运用在长五火箭上,安装在火箭二级仪器舱,能接收火箭平台发送的姿态及轨道信息,具有测控覆盖范围广、数据传输实时性强等一系列优点,”中国电科总师柴霖说。据悉,通过先进的中继卫星系统,可以将箭载遥测数据传送给指挥控制中心,这为指挥控制中心对火箭飞行情况进行研判决策提供了科学依据,大大增加了火箭飞行测量数据获取的时间长度和可靠性。

更安全的“大脑”,带来更自主可控的体验

完美的发射画面,需要精准的系统进行全程全时的数据传输和处理,并最终发送到显示终端,以为工作人员的指挥判定提供依据。做到这一切,全依赖于中国电科研发的测控中心计算机系统。

测控中心计算机系统如同一个人的大脑,掌控着整个任务周期数据的发送、接收和处理工作。在长征五号任务中,中国电科主要承担了文昌发射场指控中心计算机(中心机)及显示系统和发射场场区图像通信系统建设。上述系统已经成功保障了长征七号任务。

在中心机系统中,中国电科首次使用国产化软硬件设备替代以往的进口设备。服务器、交换机、桌面终端、存储,尤其是用自主可控的麒麟操作系统替代了传统的微软WINDOWS操作系统,随之改变的还有用户的系统和应用软件。使得国产化设备和软件组成的系统在后台强有力的保障着任务的执行。

在显示系统中,首次采用激光光源替代传统投影灯泡。以往的投影机使用的都是灯泡作为光源发射装置,将影像投影到大屏幕上,这种方式虽然稳妥,但有它固有的缺点。灯泡使用寿命短,一般最佳使用周期不到1000小时,使得用户在任务前进行系统联试联调的时候,不舍得开投影机。而此次在海南发射场指挥大厅使用的激光光源的生命周期长达5万个小时,完全可以让用户毫不吝惜的长期睁着这只“大眼睛”为任务保驾护航。此次激光光源比传统的灯泡色域宽、色饱和度更加饱满、显示画面颜色更加艳丽,这些都提升了任务期间指挥大厅内的人员对数据和影像的观看效果。

  关键元器件,布满全身的重要“神经”

作为电子系统的基本组成,元器件的可靠性是影响载人航天运载火箭高可靠性的关键因素。在长征五号任务中,中国电科承担了数千只元器件科研任务。这些器件就像“神经”一样,布满火箭全身,全力保障任务的成功。

各类线缆作为连接各个电子设备间通信控制信号的关键器件,可以确保各种信息在各个电子设备间可靠、稳定地传输,在航空器内部犹如人体的“血管”与“神经”,堪称航空器的血脉。据悉,此次任务,中国电科特配备了更稳定高技术的线缆。“长征五号作为新一代运载火箭采用液氧煤油高压补燃发动机,中国电科提供的导线系列产品用于发动机主电缆供电系统中,这些导线为发动机稳定的工作提供了保障。”中国电科元器件总师葛雄浩说。此外,中国电科还特研了800℃高温线,此线是针对航天器、空间飞行器的高温区域设计的耐高温导线,该导线在满足火箭发射空间环境要求的同时,消除了传统高温导线的防护工艺带来的空间和重量问题。

此次,中国电科为长征五号运载火箭配套了六大类传感器,分属于三个系统与分系统单位,共为该系统配套提供了23种型号规格、198只传感器。设计上,为满足特殊的恶劣环境要求,中国电科在秉承多年成熟设计的基础上对结构进行了优化,采用理论计算,利用先进的热性能仿真、结构力学仿真技术,配合试验验证,对存在较大技术难度的热流传感器的敏感元件灵敏度与稳定性相互矛盾的问题。通过对系统电磁干扰环境条件和电磁干扰三要素等的分析,将传感器滤波电路设计、结构屏蔽设计有机组合,提高了传感器的电磁兼容性能,很好地满足了系统应用要求。

后续,中国电科将围绕肩负的“国防、科技、电子信息”三大责任,聚焦“安全”和“智慧”两大事业,为“发展航天事业、建设航天强国”的“航天梦”做出新的更大贡献,真正成为党和人民可以信赖的“大国重器”。

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