天舟一号升空的幕后“安全智慧大师”

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4月20日19时41分，中国首架“泰空信使号”——“天舟一号”从海南岛空升起，并开通了它的Tai /きだ航线。它将尝试一种与天宫二号合作的新方式，天宫二号特别有能力坚持下去，并进行三次交会对接。

在此过程中，“安全与智慧大师”中国电子科技集团公司(以下简称“中国电子分公司”)对天舟一号的全过程和更安全的技术进行了升级和改进，以确保未来交付的货物安全无损到达。

设备组装:国家生产和更安全的系统组件

天舟1号是中国自主开发的第一艘货船，主要承担Tai/きだよ 0号推进剂的货物运输和在轨补给。其载重量是国外货船的三倍，功能和性能处于国际先进水平。

为了让这位“重型”信使安全抵达空，中国电子为他配备了新的“神经系统”、“神经网络”和“神经元”,这绝对是一个精彩的亮相。

在此次天舟一号任务中，中国电力科学研究院开发了数字信号传输光模块的“神经系统”，并首次应用于航天工程，完成了航天器舱内视频、监控和语音信号数据的传输。

“数字光模块就像人类的神经系统，控制着数据的发送、传输和接收。例如，航天器从宇宙空收集的图像数据、地面控制台与航天器之间的通话以及交会和对接期间的传感数据都由数字信号传输光模块完成。”中国电子分公司数字光模块专家罗红说。

据报道，过去航天器通常采用铜缆传输信号，但由于其体积大、重量重、传输距离短、传输速率低、抗干扰能力差，制约了航天器的发展。“在未来空站的建设中，由于数据吞吐量的快速增长，将不再采用数字信号传输光模块，空站将不堪重负。”

与传统的铜缆传输系统相比，中国电力股份有限公司开发的数字信号传输光模块重量减轻到原来的十分之一，体积减小到原来的五分之一，传输速率从兆位提高到千兆位，实现了高轨道运行能力和空的防辐射能力，实现了产品的防辐射、小型化、温度适应性强、高灵敏度和高速性能。成功解决了飞机信号传输设备体积小、重量轻的设计要求，提高了信号传输速率，有效提高了飞机的信号传输性能，为飞机提供了可靠的保障

天舟一号的推进舱和货舱里到处都是电子控制系统，就像它的“大脑”和“神经”，精确地控制着天舟的每一个动作，捕捉、缓冲和关闭，有着完美而精确的控制点。在精巧复杂的电子控制系统中，中国电力分公司贡献了两个重要的核心芯片――抗辐射加固的1553b总线控制器，应用于天州数码管子系统，其功能是实现数据命令的可靠传输和对某些设备的有效控制，就像天州一号的部分“神经网络”，发出无数的分支数据命令，实现各种神经和器官的数据通信，共同完成天州的各种动作。

中国电子股份有限公司专门为芯片中的弱敏感单元(如存储器和触发器)设计，以加强逻辑层面的辐射，同时在版图设计中进行了单独的、完全定制的设计，最终实现了达到国际先进水平的抗总剂量能力。这就相当于带电粒子从四面八方、远距离对无尽的“泰空”的打击，而被辐射强化的芯片则是一个肌肉发达的“拳击手”,能够承受多次打击，并保持不动。

与此同时，中国电力股份有限公司向天洲一号提供了100%国产的10多种自主研发的70多种传感器、多套光缆和光纤连接器等关键“神经元”，实现了核心设备的独立控制。其中，传感器分布在航天器的热控、推进、环境控制、生命保障等子系统中，支持类型包括压力、温度、湿度、氧气、二氧化碳、离子烟雾、温差等传感器，可实现环境监控和飞行姿态调整。光缆和光纤连接器用于光收发器和光探测器之间光路的通信互联和数据的高速双向传输，以保证航天器在轨运行期间数据传输的稳定性和可靠性。

此外，在“天洲一号”任务配套中，中国电力股份有限公司在自主创新的基础上，开发了国内首款应用频率为40ghz的微波传输终端和外壳，并首次成功开发了100vdc/dc电源和emi滤波器，使载人航天工程中航天器的母线电压提高到100v，有效提高了电源的负载能力和总效率。

物流监控:陆海空互联的全方位测量与控制

在运输过程中，为了实时捕捉和监控“快递”的运输轨迹，提供无死角的全方位视觉盛宴，中国电力部安装了“醒目”和“泰调查员”,对整个过程进行“追踪捕捉”,随时检查“物流”进度。

在物流运输首站的发射阶段，中国电力有限公司安装在运载火箭上的脉冲相位匹配应答机可以完成运载火箭的全程实时航迹测量，判断飞行是否正常，直到火箭船分离，提供精确的外部测量数据。本产品是中国电力股份有限公司为“天洲一号”任务专门开发的新产品。借鉴脉冲转发器与其他类型运载火箭配套的成功经验，海南靶场特殊应用环境采用全新的三防设计，大大增强了产品对潮湿、盐雾、霉菌等环境的适应性。它具有稳定性好、可靠性高、功耗低、体积小、重量轻、生产率高等优点。

第二站是火箭和飞船的分离，上升/上升/上升0/的旅程正式开始。这时，“泰空”的调查人员，如地面雷达、测控站、空中链卫星、舰载统一测控系统等，已经为Tai /きだよ0号的作战数据发挥了“中转站”的作用，并开始了新一轮的“后勤探测”。在地面上，有中国第一台雷达探测和遥测综合测量雷达在三亚，从海南发射中心到祖国的最南端，从浩瀚的太平洋到非洲的西南端，然后回到祖国西部的重要城镇，遍布中国电子部署的统一测控系统；在海上，在王源五号、六号、七号船上，遍布中国电力分公司的统一测控系统。其中，“王源七号”搭载了中国电力公司新研制的新一代精密测量雷达和王源七号测量船的卫星通信系统，并首次参与了天州一号的任务保障。精密测量雷达突破了雷达与C波段统一测控系统一体化设计、船舶横摇稳定性、高精度测量等诸多关键技术，技术水平在国内处于领先地位。新开发的卫星通信系统宽带终端、监控管理系统和自动测试系统，首次实现了宽带数据传输、设备自动智能管理和控制、信号自动监控和测试，提高了全船的管控能力和技术水平；天联一号中继卫星系统在天空中运行，通过4颗在轨卫星和3个地面终端站，突破了单卫星跟踪和双目标、双卫星中继跟踪、多卫星组网运行等关键技术，可以覆盖200公里以上、2000公里以下的近100%的整个轨道。因此，通过海、陆、空通信测控网络的协作和互联，可以控制航天器的位置和姿态，完成指令注释。

第三站是图片返回阶段。这一阶段是为关注物流发展的国内外“用户”提供图片欣赏。中国电力股份有限公司开发的天地数字电视地面系统承担着对航天器和地面图像进行编解码的任务。在航天器等待段、运行段、交会对接段和联合运行段的舱内外工作场景中，对接段的整个对接过程和航天器撤离过程的图像由世界图像终端完成。在天州一号任务中，天地图像终端将首次实现全高清图像(1920x1080)的实时解码和显示，并在天州一号运行期间提供所有高清图像的解码和显示。清晰的图像最终通过电视直播系统传输，这是各级指挥员直观指挥载人航天器的重要手段。通过直播电视系统，您可以在飞行控制大厅现场观看发射，及时了解发射过程，并向中央电视台等媒体提供高质量的影像资料进行播放。直播电视系统的主要功能是完成载人航天器在等待和上升阶段关键场景的实时信息采集、处理、显示和记录，并完成相关图像向北京飞行控制中心的传输，为指挥员提供清晰直观的现场信息。

到达验证:更宽的视角和更精确的测量

到达泰空后,“天州一号信使”的测试才刚刚开始。为了便于日后发货，“天洲一号”将与天宫二号合作并停留半年，完成三次交会对接，为后续货物顺利验收打下坚实基础。

第一次对接是在“天舟一号”发射后两天进行的，第一次交会对接是为了与“天宫二号”形成一个组合，以测试航天器控制该组合的能力；第二次对接是24小时对接，飞船从另一侧与天宫二号对接，完成24小时测试；三重对接是为了验证自主快速交会对接技术，这需要两艘飞船在6小时左右实现对接。

在交会对接过程中，中国电子分公司研制的激光交会对接雷达发挥了关键作用。

“在对接过程中，两架飞机的飞行速度为7.9公里/秒。要在这样的速度下完成飞行对接和快速交会对接，就要求激光雷达始终保持较宽的视角和较高的测量跟踪精度。”中国电子激光雷达总工程师曲恒国说。

在交会对接过程中，激光雷达作为货物航天器交会对接的“眼睛”,必须在交会对接近段和近段以及天宫二号和天州一号周围的飞行过程中，快速准确地完成对天宫二号目标飞行器的搜索、捕获和跟踪测量，确保航天器空交会对接、联合飞行、绕飞和绕飞。飞机要想在一百步内穿过杨就更难了，尤其是在飞来飞去不眨眼的过程中。这就要求激光雷达作为天州一号的“眼睛”，具有广阔的视野和精确的测量。

基于此，中国电力分公司对激光雷达进行了两大技术改进。首先，它在飞行中增加了多对接口和目标识别功能。根据飞行任务的特点，提出了目标能量匹配和目标空站布局相结合的目标识别方法。在有限的资源条件下，在第二阶段技术的基础上，以最小的改动完成了新的激光雷达扫描系统和多目标切换。设计了室内、室外和高空试验验证方案，从机理、静/动态过程和极限条件等方面验证了复飞方案设计的正确性，完成了复飞功能设计和相关试验验证。

其次，提高了雷达空的长寿命。此次天州一号任务持续半年左右，对激光雷达的在轨寿命和可靠性提出了更高的要求。中国电力股份有限公司在空环境中反复寻找薄弱环节，加强技术状态的管理和控制，在满足目标快速跟踪和高精度测量要求的基础上，对测试数据进行纵向和横向综合比较，并利用这些数据确保空间移动平台的高安全性和高可靠性。

在体积、重量和功耗相同的情况下，中国电子分公司激光雷达的工作范围比国外同类产品增加了两倍以上，实现了全程高精度测量和跟踪。

“激光雷达是交会对接接近、闭合和盘旋过程中不可缺少的精密测量手段，它将直接推动中国载人航天进入空站的发展阶段。在后续工作中，激光雷达将广泛应用于各种飞行器的交会对接领域，并为未来空站、载人登月、深空探测等任务保驾护航

来源：搜狐微门户