“神七”高可靠電子產品揭秘

基礎不牢，地動山搖。從元器件到單機、從單機到分系統、從分系統到總體，層層可靠性的保證，托舉起“神舟”、“神箭”的騰飛。

致力于航天電子基礎技術與產品、電子工程設備產品、電子系統的開發、研制、生產、銷售以及制定相關專業宇航級標準的中國航天時代電子公司，在神舟七號載人航天飛行任務中，主要負責慣導系統、計算機與微電子、遙測遙控、機電組件等電子產品的研制生產工作。參加飛行的船、箭以及星上產品近千套，與神舟六號飛行任務相比新增28項。

為神舟飛天引路的慣性器件

慣性器件是火箭和飛船的“眼睛”，在茫茫太空中通過提供飛行參數信息，為運載火箭和飛船指引航向?；鸺惋w船的飛行(入軌)精度，主要取決于慣性器件的精度。

應用于長二F運載火箭上的慣性制導平臺是火箭控制系統的核心部件，為運載火箭提供飛行姿態、方位、速度、位置等信息。為了滿足“神舟七號”發射任務的需要，在保證質量、實現原設計目標的前提下，中國航天時代電子公司所屬北京航天控制儀器研究所廣大科研人員對慣性制導平臺進行了壽命和可靠性摸底試驗，通過加速老化試驗、綜合環境試驗等進行反復考核、評估。為提高長征二號F運載火箭慣性器件的總體可靠性，在進一步完善慣性制導平臺技術水平的前提下，運載火箭上還采用了一套慣性測量組合作為冗余備份，為運載火箭提供備用選擇，也為神舟七號飛船成功發射提供了“雙保險”。

中國航天時代電子公司所屬北京興華機械廠承擔了生產運載火箭用高精度慣性制導系統的任務。慣性平臺加工起來難度極大，而臺體、基座又是其中結構復雜、形狀不規則、加工難度最大的零件。作為我國國防科技工業超精密機械加工技術研究應用中心，該廠研制人員利用多年形成的在超精密加工方面得天獨厚的優勢，細心研究加工方案，改進工藝措施，攻克了難關。

神舟七號載人航天飛行任務用平臺系統，在裝配中需要控制的工藝參數達100多個，調試中需要完成的采樣參數達上千個，在出廠后的飛行試驗任務中需要保證的關鍵性和可靠性指標達幾十個。細節決定成敗，這是北京興華機械廠加表調試組師傅們常常掛在嘴邊的一句話。按常規，連續做壽命試驗需要兩三個月。為了保證所有任務都能完成，調試組決定，24小時全天倒班進行壽命試驗。他們一干就是45天。

應用于神舟七號飛船上的慣性測量組合。通過敏感飛船運動參數輸出給飛船控制計算機，實現對飛船的飛行姿態和飛行軌跡的控制。慣性測量組合采用冗余系統，在出現故障時能做到故障判別、故障隔離和系統的重構，保證飛船和航天員安全返回。經過研制人員們的反復分析、試驗，這套組合在增加了一倍系統組件的前提下反而降低了功耗，滿足了飛船總體的要求。此外，這套慣性測量組合的小型化設計、長壽命設計等，均開創了國內同類系統研制的先河。

為航天員當好“貼身管家”

在神舟七號飛船上，有中國航天時代電子公司所屬西安微電子技術研究所研制的一千多只集成電路、數十個品種的計算機和電子設備，為飛船安全起飛、入軌、返回做出了貢獻。其中該所自主創新研制的航天服數管設備、生理信號放大器、報警信號放大器等設備，為航天員出艙活動發揮了關鍵的作用。

西安微電子技術研究所研制生產的航天服數管設備、生理信號放大器等屬于醫學監測與數據管理設備。這些設備的主要功能是檢測航天員出艙活動過程中心電和呼吸等生理參數，對航天員在艙外活動起著重要作用。

數管設備下掛在航天服的腰下部位，雖然體積不大，但是在航天員出艙工作時，它要采集、處理和傳輸30多路數據。研制人員采用了“防潛通道”設計，就是數管設備內部作業模塊獨立性強，一個地方出現了故障，并不會使整個系統癱瘓而影響到其他部件的工作，從而實現了高安全性。

航天員從艙內氣壓環境進入太空的真空環境后的情況如何，此時生理信號放大器顯得尤為重要。生理信號放大器安裝在航天服背包里，主要采集航天員生理信號，并將生理信號進行放大和調制。生理信號放大器在處理微小信號技術方面有很大的突破，它可以在眾多強干擾信號中，準確捕捉到需要的微小生理信號，并將其放大發送回艙內。但這同時也是個技術難點，它要求非常精細地進行各部分信號處理電路設計，精心調試選配，才能保證信號放大后高信噪比、小噪聲、低失真的品質。同時，生理信號放大器需要有很高的安全性，由于該產品在航天服內為純氧環境，在工作時不能產生火花，科研人員經過多次試驗，采用了特殊的設備密封工藝，這一創新

大大避免了危害航天員安全的事故發生。

航天服臍帶數據處理器是航天員出艙活動的重要保障設備，安裝在飛船的氣閘艙內。在出艙準備期間和出艙前后的過閘過程中，它為航天服提供電源，為航天員提供話音通道，并合成航天服應急報警信號及航天員的上下行話音，實現兩名航天員和地面的三方全雙工話音通信。臍帶數據處理器將采集到的航天服、艙載設備信息實時傳送給飛船的數管分系統，并將自身的狀態信息通過測控通信傳回地面。這樣，航天員出艙活動的安全性得到了充分的保障。

確保生命通道的“柔”與“韌”

航天員離開飛船走向神秘太空時，與飛船連接的電臍帶以及航天服電纜網、掛包電纜網和航天服氣壓調節行程開關等產品均由鄭州航天電子技術有限公司研制生產。這些產品承擔著向航天服各組成部分供電和傳輸信號的重要使命。

保證此類產品導通的同時確保它的“柔”與“韌”，是航天服研制的重大攻關課題。從艙內到艙外，其關鍵技術是對太空環境的適應，從而保證電路的導通。尤其是電臍帶直接暴露在高真空環境中，不僅要嚴格保證耐高溫、耐低溫、抗輻射等外太空環境的適應要求，更要考慮航天員出艙活動的靈活度。在結構設計上他們采取了“柔性設計”方案，解決了傳統印象中電纜“傻、大、黑、粗、硬”的弊端，此次“神舟七號”電纜網的柔軟度如同普通的膠質水管一般，良好的柔軟度保證了航天員出艙活動的靈活自如。

同時，高精度絕緣材料、防護材料、密封材料以及冗余技術等新一代先進材料和技術的應用，不僅保證了電臍帶的電路有效導通，也確保了電纜的抗拉強度，使出艙活動的航天員能夠萬無一失，安全返回。

航天服氣壓調節行程開關，是航天服生命保障分系統內的主要功能部件之一，安裝于航天員呼吸供氧鏈路內的咽喉要位，它的主要功能是檢測航天服供氧多少，提供低壓報警、高壓報警和自動報警、手動供氧的功能。該公司在此類產品的選材上嚴格遵循真空冷焊、真空釋氣、抗輻射等技術要求，確保產品的固有可靠性。在研制生產過程中，每個生產批次都要嚴格地進行高溫、低溫、力學、防輻射、真空、離心等一系列科學試驗，通過一次次試驗，做到發現問題，缺陷整改，優中選優。

對于直接應用于航天器或者航天服上的電纜來說，其精密程度遠遠超乎人們的想像。可以說每一根電纜、每一個插頭、每一個焊點都關系到航天員的生命安危。拿焊接前處理電纜頭來說，為了剝去電纜線表層塑料保護薄膜，又不傷害其間的鍍膜層，工程技術人員設計出特殊工裝，除掉塑料保護層后再一根根進行清洗。他們每天的工作是測量好電纜的尺寸，一根根檢查、一根根焊接、一根根編號和貼號，然后走線綁扎成束、稱重，再檢查每一個焊點的絕緣，直至最后的拍照存檔。

搭建天地信息高速路

中國航天員翟志剛在太空中向世界揮舞著五星紅旗，“向全國人民、向全世界人民問候”的清晰語音從太空傳來，這珍貴畫面和聲音正是通過中國航天時代電子公司所屬北京遙測技術研究所的遙測測控產品傳輸到地球的。北京遙測技術研究所——一支為太空與地面搭建信息高速路的團隊，編織出了“神舟七號”精妙的神經網絡。

從載人航天工程立項到神舟七號載人航天飛行任務的圓滿完成，北京遙測技術研究所的產品經受住了一次次艱巨的考驗。此次“神舟七號”任務中，他們為七大系統中的飛船、火箭、測控、發射場、著陸場五大系統研制生產了大量電子產品。這些設備在火箭發射、飛船飛行、航天員出艙活動和飛船返回各個階段，都發揮著重要作用。

一切為了航天員的安全。北京遙測技術研究所為“神舟七號”提供的各類傳感器、變換器，數量眾多，遍布火箭各個部位，實現了對火箭發射的全過程跟蹤監測和對火箭飛船的狀態參數判斷。其中，逃逸救生用的加速度傳感器是確保航天員安全的重要設備。傳感器產品生產批量大，技術狀態多，面對“零缺陷”的高標準、嚴要求，工作難度極大。從元器件的入廠檢驗做起，嚴格控制工藝流程，從機械加工的每一個尺寸到電裝焊接的每一個焊點，從技術文件的每一項指標到質量檢查的每一項要求，北京遙測技術研究所的科研人員如履薄冰、一絲不茍。

飛船應急數據記錄器(黑匣子)負責記錄飛船運行全過程的重要數據，可靠性要求高，它要求能夠抵抗最為惡劣的環境條件，能夠耐火燒、耐擠壓、抗沖擊、受浸泡、抗穿刺。北京遙測技術研究所精心設計、綜合分析，邊試驗邊修改，完成了一道道難題的技術攻關?？蒲腥藛T多方考慮，積極探索新方法、新渠道，為了加強產品在熱設計、電磁兼容設計、冗余設計、應力設計等方面的力度，他們日以繼夜，反復論證，不斷改進。

綜合基帶是整個測控網的核心設備、核心技術。北京遙測技術研究所研制的多功能基帶分系統集遙測、測控、外測于一體，是地面與航天員保持通暢聯系的可靠保障。研制任務下達后，時間緊、集成度高，無疑是對專業技術的一次極大的挑戰和考驗。骨干技術人員集智攻關，持續改進，不僅打勝了這場“攻堅戰”，也漂亮地打出了一場“閃電戰”。他們在完成設備研制的同時，提前完成了安裝調試，從酒泉的發射場到三大洋上的遠望號測量船，再到各大測控站，都留下了他們的足跡。

為航天員的安全再加一重保障

“要有辦一件事成一件事的認真勁兒，要有做到全國最好、全世界最好的精神?！敝袊教鞎r代電子公司所屬光纖慣導項目分公司研制人員時常用這樣的話激勵自己，也用行動實踐著這句話。正是憑借著這股勁頭，他們成功了。

一個僅有十幾厘米見方的黑盒子就能幫助神舟七號飛船在宇宙中確定自己的姿態，實現長時間在軌，順利執行各項空間任務并安全返回。由中國航天時代電子公司光纖慣導項目分公司研制的這個小巧玲瓏又完全靜音的黑盒子叫手控光纖陀螺慣性測量系統，可在飛船自動控制程序失靈的情況下，幫助航天員手動控制飛船姿態，它是神舟七號飛船制導導航和控制分系統的重要組成部分。

光纖陀螺應用在空間飛行器上具有許多優勢，但針對空間用光纖陀螺對長壽命、高可靠的要求及輻照、熱真空等太空環境特點，必須從光路、電路、結構設計到元器件方面開展多項重點技術攻關和大量研制工作。

這支成員平均年齡僅有29歲的光纖慣導產業化隊伍挑起了為“神舟七號”提供高性能手控光纖陀螺慣性測量系統的重任。一邊是載人航天工程高可靠性和安全性的要求，一邊是國內可借鑒的資料嚴重不足，型號隊伍實際經驗工作較少，對空間應用技術的掌握和攻堅能力尚需加強的實際狀況?！爱a品的最終用戶是國家?！惫饫w慣導項目分公司員工面對“硬骨頭”，從元器件、原材料備料等方面做好基礎工作。同時，該公司型號隊伍又多方向總體和其它研制單位請教，邀請總體單位對物資備料和質量保證情況進行評審，滿足型號總體要求。最終攻克了難題。(時宣)