航天電子亮劍太空——電子技術在首次交會對接任務中的創新紀實

□ 新華社記者 王 敏

神舟八號和天宮一號的交會對接裝置模擬圖

有人曾把電子技術發展的相對滯后稱為中國航天的“軟肋”。發達國家亦在此領域對我國層層封鎖，限制出口先進的技術和產品，以維護其在太空中的霸權。

伴隨著我國載人航天工程首次交會對接任務的完成，中國的航天人終于讓電子技術成為中國航天發展最強勁的推動力，迎來航天電子亮劍太空的美好時代。

光纖陀螺：開創空間站應用的先河

據了解，在此次載人航天工程首次交會對接任務中，中國航天科技集團公司九院共提供各類產品600余臺（套），涉及慣性導航、計算機與微電子、遙測遙控、基礎元器件多個領域，且多項創新技術得到首次應用。

天宮一號目標飛行器在地球上空近地點200千米、遠地點350千米的橢圓形軌道上運行，它需要一雙“眼睛”，精確地感知自身的微小動作，從而更好地確保飛行姿態精確控制以及與飛船交會對接。

但是，與改進型長征二號F火箭和神舟八號飛船不同的是，它采用了專門為它設計生產的光纖陀螺作為它的“眼睛”，引領它的浪漫太空之旅。

已知的公開資料顯示，讓光纖慣導陀螺擔綱空間站姿態控制的重任，這在世界范圍內尚屬首次。也就是說，這個光纖陀螺是世界范圍內第一個在空間站作為主份應用的光纖慣性器件，開創了光纖陀螺在空間站應用的先河。

據了解，光纖陀螺技術在世界航天領域屬于前瞻性技術。航天科技集團九院在前期深入研究、吃透技術原理的基礎上，依靠完全自主創新，使光纖陀螺技術短短幾年之間取得突破性進展，在國內率先實現工程化和產品批量生產。光纖陀螺技術研究成果已獲得兩項國家技術發明獎、一項國家科技進步獎，應用于多個宇航型號任務。

與此同時，依托于這一技術的產品也在應用中通過了考驗，在衛星搭載驗證中不僅表現出良好的性能，而且在一些特殊的空間環境下還發揮了獨特的作用，展現了與眾不同的特殊優勢。

神舟八號電磁兼容試驗

神舟八號與天宮一號第一次分離（天宮一號上安裝的攝像機拍攝）

把確保安全作為首要標準

“載人航天，人命關天”，一個不起眼的螺栓出現問題都有可能造成難以想象的災難性后果，更不要說匯集和處理信息的中樞。航天科技集團公司九院771所把提高可靠性、確保安全性作為研制工作的首要標準。

作為中國航天員巡天的專屬座駕，改進型長二F火箭將在我國未來開展空間有人試驗活動中發揮關鍵作用，它的可靠性直接關系到航天員的生命安全。為了最大限度地提高火箭的安全性，讓航天員毫無顧慮地乘坐火箭升空，771所在計算機可靠性上下足了工夫。他們一切從頭做起，對箭載計算機、故障檢測處理器進行了全新設計，采用系統級的冗余設計從根本上提高信息處理的可靠性。

為了實現這一目標，771所先后攻克了三機同步及信息交互技術、故障診斷隔離及系統重構技術、惡劣環境下信號完整性技術等諸多的技術難題，計算機系統由以前的接口部分采用冗余設計改為全部的三冗余系統結構，計算機系統失效成為極小概率事件。

在設計提升的同時，工程技術人員并沒有對實驗驗證有絲毫的松懈。在箭載計算機設計中，他們進行了無數次前仿真、綜合后仿真、布局布線后仿真、限電壓極限溫度環境仿真，對設想到的所有環節進行再三再四的驗證。實驗中出現的任何毛刺和異常，都深挖細剖、追根溯源，直至得到光滑得近乎完美的試驗曲線，確保設計降額充分、邏輯正確、時序合理。

可靠性有了巨大的躍升

空間站長駐真空、失重、高輻射、冷熱劇變的太空環境，飛船往返于天地之間，在地面環境和太空環境中穿梭，人要在其中生活和工作首先需要創造一個能夠維持生命的環境。人們在地球上再自然不過的壓力、氧氣、適宜的溫度都需要計算機的控制與維持，而天地交互所有信息的溝通更是離不開計算機的協調與控制。

設想一下，地面上遙控指令的接收與處理，空間站里各種設備的運行，試驗結果的匯報，離開了計算機一切都將陷于癱瘓。

數管分系統中央處理單元是天宮一號目標飛行器和神舟八號飛船數據管理的核心，也是信息交互和數據處理的中樞，負責提供星上基準時間，控制串行數據總線的運行及下位機的操作，實現遙測、遙控、任務管理、自主控制等功能，它的穩定工作是航天員在天上正常生活和工作的基本前提。

為了確保中央處理單元萬無一失，技術人員多次克服難題，通過三冗余熱備份逐步降級技術確保中樞的可靠性。并在環境適應性設計、結構設計、熱設計等設計上耗盡心思，徹底消除了單點故障和所有盲區，可靠性有了數量級的躍升。

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