新知｜为中国人的“星辰大海”保驾护航

7月4日，神舟十二号乘组两名航天员已出舱。 新华社发

上世纪50年代末，酒泉卫星发射中心前身——中国导弹综合试验靶场第一任司令员孙继先将军，还从未见过火箭是什么样。

一群追梦的人发誓：“死在戈壁滩，埋在青山头！”

中国梦，航天梦。航天梦是强国梦的重要组成部分，如今结出硕果。

2021年6月17日，无数人仰望太空。这一天，搭载着神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空。承载着中华民族千年以来飞天梦的神舟十二号载人飞船，顺利将3名航天员送入太空，中国人首次进入自己的空间站。

54所技术人员在酒泉卫星发射中心调试便携卫通站。 54所供图

神舟飞船在前人肩上起飞

1999年11月20日6时30分，中国载人航天计划中发射的第一艘无人实验飞船“神舟一号”飞船在酒泉卫星发射基地顺利升空，经过21小时的飞行后顺利返回地面。

鲜为人知的是，这艘载人航天工程的“先锋官”，竟是由地面试验用的电性能测试飞船临时改装而成。

不过，用中国载人航天工程总设计师王永志的话说，神舟飞船在设计之初，就站在了前人的肩膀上。

苏美早期飞船都采用两舱设计。

苏联第一代载人飞船叫“东方”。它采用2舱式构型，由返回舱和推进舱组成，最长飞行时间为5天。

美国第二代载人飞船叫“双子星座”，于1965年投入使用，由返回舱和推进舱组成，可载2人，主要用途是为载人登月做准备。它先后完成了轨道机动、交会对接和航天员空间出舱等试验任务。

但随着飞船飞行任务的日益复杂，这样的结构已不能满足航天员对活动空间的需求。

我国的神舟飞船则采用了由轨道舱、返回舱、推进舱组成的三舱设计，增加的轨道舱是航天员在太空时的生活舱和工作舱，返回地面之前将其分离，这样可以减小座舱尺寸。

接下来3年多，我国先后完成神舟二号、三号、四号飞船的飞行任务。在为载人飞行奠定基础的同时，还大量开展了空间生命科学、空间材料、空间天文、空间环境探测及对地观测等方面的研究。

国外在载人飞行前会搭载一些动物，比如猴子。

但中国没有。中国人从小都知道曾经有只叫孙悟空的猴子在天上造反，这个险是万万不能冒的。

在神舟三号、四号飞船上均搭载了由仿真技术做成的模拟人，可以穿上航天服，模拟航天员在太空生活时的脉搏、心跳、呼吸、饮食和排泄等多种重要生理参数，并随时受到地面指挥中心的监控，这使飞船环境控制与生命保障分系统得到了全面验证。

2003年10月15日，我国成功发射了第一艘载人飞船神舟五号，使航天员杨利伟成为中国太空第一人，并使中国成为世界第三个独立发展载人航天器的国家。神舟五号采用3舱式构型，达到世界第三代载人飞船的水平。

此后，费俊龙和聂海胜在神舟六号任务中完成了我国首次多人多天太空飞行；翟志刚、刘伯明、景海鹏搭乘神舟七号飞船上天，翟志刚身穿我国自主研发的飞天号舱外航天服在太空亮相，成为我国“太空漫步”第一人。

精准测控领路“太空之约”

6月17日，神舟十二号载人飞船成功发射升空。神舟十二号飞船入轨后，采用自主快速交会对接模式对接于天和核心舱的前向端口，与天和核心舱、天舟二号货运飞船形成组合体。航天员进驻核心舱，执行天地同步作息制度进行工作生活，驻留约3个月后，搭乘飞船返回舱返回东风着陆场。

中国电科网络通信研究院（54所）研制的通信测控系统遍布国内外，漫天织就一张密实、高效、清晰、完整的通信测控网，在神舟十二号发射段、交会对接段、组合体在轨运行段、返回舱着陆搜索救援段的全过程，发挥重要的通信和测控作用。

相比天舟二号和天和核心舱，网络通信研究院参与神舟十二号飞船发射任务的安控系统增加了很重要的功能：在保障飞行安全的同时，还要确保宇航员的生命安全。

“安控系统是载人航天任务发射过程中的最后一道安全屏障，在紧急情况下，该系统可以发送逃逸指令，帮助航天员安全逃逸，为航天员生命安全提供万无一失的保障。”54所某安控系统总师王征说。

为确保此次载人航天任务顺利完成，研究院最新研制的4套地面安控系统和1套车载机动统一测控系统首次参与并执行关键弧段的安控、测控、逃逸任务。

某逃逸安控台和安控系统完成首区火箭发射的安全控制任务。新研制的两车载机动安控设备在出现异常情况下，转发逃逸安控台的逃逸指令，完成上升弧段的航天员逃逸任务。

某统一测控系统是研究院新研制的首套车载机动测控设备，承担着神舟十二号飞船上升段、返回段和飞船进入轨道运行段特殊情况下应急逃逸的特殊测控任务，同时具有完成地面人员与航天员之间的话音、图像等信息传输功能。

如果把天舟二号和神舟十二号比作一对恋人，那么，神舟十二号要想在太空拥抱他的新娘，就离不开通信测控系统这个红娘。

“飞船成功升空进入预定轨道以后，与他的新娘‘天舟二号’并不在一个轨道上，他们在相距上万千米的茫茫太空，相思不‘相见’。互相看不见，就无从交会对接。”54所测控系统总师陈建民说，载人飞船和货运飞船在宇宙高速飞行，要想完成交会，测控系统需要实时对飞船进行测控。

54所的统一测控系统遍布全国各测控站点以及海外站点，三颗中继卫星太空高悬，通过遥测、外测，对天舟二号和神舟十二号进行远距离引导，精确控制他们进入对接轨道。

“测得准，才能控得准。我院通信测控系统通过对天舟二号和神舟十二号进行‘精确定轨’，让他们实现‘相思并相见’。”54所总师高京龙表示。

分布在各地的测控站点，传输时延小。任何一个地面站都不可能随时与飞船构成通信链路，根据飞船的飞行轨道和地面站的布站位置不同，在飞船的某个飞行圈次，一个地面站的通信时间一般在3-8分钟之间。在地面测控站“可视范围”下，天地之间的通信还是优先采用地面设备。测控系统为天地之间提供了多条通信链路，提供天地之间的话音、图像传输；各测控链路互为备份，各具优势。中继卫星站得高、看得远，覆盖范围广。

为了适应载人空间站和神舟十二号任务对通信系统的要求，54所为本次任务还新建了多套固定站、车载站和便携站，对卫星通信设备硬件及软件进行了升级改造。在新建和升级后的系统中，研究院自主研制生产的大功率功放和高速调制解调器中全面代替进口设备。

“升级后的系统采用高阶调制、高效编码等技术，大大提升了卫星通信传输能力，系统传输容量提升了5-10倍，可以满足载人空间站长期在轨运行数据传输的要求。”54所卫星通信系统总师李晓芳说。

大国基石用“芯”筑梦

此次任务，中电国基北方有限公司也承担了多种关键单机和核心部、组件的研制生产任务，提供了70余种产品。

宽波束中继终端是载人飞船中继测控系统关键单机，通过与中继卫星建立通信线路，在太空中实现载人飞船与地面之间的实时联系，该产品是神舟载人飞船的重要技术创新点之一。

“该中继测控系统采用了组阵模式，配备了四支宽波束天线，有效解决了传统中继测控对航天器姿态的过度依赖难题，大大提高了航天器的机动能力和测控范围，更好地适应了以天基测控为主的任务需求，为神舟飞船全程提供强有力的测控通信保障。”中电国基北方有限公司有关项目负责人介绍。

此外，某型调相功率放大器组件应用于应答机分系统，是天地测控的桥梁，实现了话音传输、飞船姿态定位等功能；在原有基础上进行了小型化、集成化的设计改进，各项技术指标均有大幅度提升，保证了飞船在大幅度宽范围内姿态定位的极高精准度，确保了飞船在应答通信过程中极强的抗电磁干扰能力。

“飞船的逃逸系统能够帮助宇航员在遇到意外情况时完成逃逸。”相关项目负责人介绍，在这一系统中，国基北方研制的两路功率分配/合成器具有较高性能、突出优势，保障系统时钟的功率分配，是系统的关键器件。

同时，中电国基北方有限公司还提供了20余种百余只传感器，主要用于测量各系统内的压力、温度、湿度、气体等信号，监测航天员心电、呼吸、体温等生理指标，为各系统控制和参数测量提供直接依据，保障航天员生理安全和任务的顺利进行。

某型集成宽带放大器，具有工作频带宽、相位噪声低、输出功率高等特点，用于对低相噪晶振信号的放大。输出级联功分器，可为多路系统提供时钟输入，为频率源提供参考，是影响系统信号质量的核心器件，也用于中频链路，对中频信号进行高线性放大输出。

某型线性功率放大器应用于数传发射机系统，将接收到的数据信号进行星地之间下行传输。该放大器通过优化设计，综合提升了功放工作效率和线性度指标，解决了功放效率与线性度之间的矛盾，很好地完成了数据传输任务。

某型功率放大器用于载人飞船空空通信子系统，是实现神舟飞船与天和核心舱两个航天器之间对接与信号传输的关键部件，该放大器为二者的成功“牵手”提供了精准数据保障，在交会对接过程中起到了决定性的作用。（河北日报记者王璐丹）