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北斗导航:“中国造”的品牌代言 |fennec hare

作者:成都渝祥金属丝网制品有限公司 来源:www.cdyuxiang.com 未知发布时间:2015-08-01 14:42:51
北斗导航:“中国造”的品牌代言

翻开时间的长卷,俯瞰中国航天的发展,就会发现中国航天的历史实则是一部自主创新史,而北斗导航卫星的研制就是其中璀璨的一笔。这点在刚刚发射成功的北斗双星“兄弟”身上就可见一斑。作为自主创新的结晶,北斗双星“兄弟”身上,小到一个电连接器,大到卫星平台,都透出了浓浓的“中国味”,全部出自中国航天人之手。中国航天科技集团公司第五研究院(下简称五院)、北斗导航卫星系统总设计师谢军告诉记者,“刚刚发射的北斗双星实现了自主可控,部件国产化率提高到98%,卫星上‘慧脑’(综合电子系统)、‘铁骨’(桁架式结构)等关键器件和部件全部实现了国产化”。

“自家的产品用的踏实”

北斗导航卫星的研制起步于上世纪80年代,基于当时的工业基础和技术实力,一些高精尖产品不得不向西方国家购买,可向国外订购的产品不是动辄被禁运,就是常常“掉链子”。进口产品出问题了,影响到整个研制进度,我们的技术人员急得如“火上房”,可与国外供货商联系,却常吃“度假要紧,等休完假期再说”之类的“闭门羹”。

铷原子钟是其中典型的例子。铷原子钟被誉为卫星导航定位系统的“心脏”,其性能指标是决定定位系统指标的主要因素之一。谢军还清楚地记得,为了进口铷钟,他们与欧洲某公司负责人从白天谈判到凌晨四五点,仍旧谈不下来,不是要价太高,就是性能指标提不上去。“像星载铷钟这样的关键产品,必须自己干!”回宾馆的路上,谢军暗下决心。

谢军的想法也是所有中国航天人共同的心声。尝尽受制于人的被动与辛酸,中国航天人愈发坚定了“把发展的主动权牢牢握在自己手中”的信念,在北斗导航系统区域组网建设中,承担卫星系统抓总研制任务的五院义无反顾地推进进口产品的国产化替代工作。

五院西安分院和510所强强联合,协同当时国内的高校,从零起步,自力更生,开始了国产铷钟关键技术的攻关工作。经过连续数年的奋战,相继攻克了铷钟寿命、长期稳定度等难题,拿出了我国第一台铷钟。与国外进口产品相比,中国人自己研制的铷钟更“服”北斗导航卫星的“水土”。在北斗导航区域系统组中,国产铷钟更是挑起了“大梁”,全面替代了国外引进的产品。新一代北斗导航卫星所用铷钟,性能有了新的进步,可比肩国际先进水平。对于国产铷钟的优异表现,北斗导航系统的不少设计师都发出了“自家的产品用的踏实”的感慨。

产品性能“顶呱呱”

“国产化”在五院研制团队眼中绝不是“自家的孩子自己疼”,无论产品好坏,都一股脑地应用。而是本着“培育英才”的理念,在研制之初就不断优化设计方案,搭建完美“基因”;在研制过程中,反复雕琢,“吹毛去疵”,打造精品;在研制完成后,还要进行升级改造,不断提升产品的性能。

在北斗导航卫星研制过程中,五院攻关团队把实现产品“从无到有”作为国产化工作的基线,把目标锁定在了“从有到优”上,在产品的性能指标上全方位瞄准了国际第一流的技术和产品。国产铷钟的蝶变只是一个缩影,这样的例子在北斗研制过程中还有很多。

北斗双星“兄弟”配备的高轨卫星综合电子系统,被称为我国卫星的“最强大脑”。如果把卫星比作人体,过去我国的卫星大多拥有两个大脑,其中一个主管思考、视觉和四肢运动等功能,另一个负责卫星的生调节及与外界的交流。而五院502所自主研发的“综合电子系统”可以实现“一脑两用”,一套系统就可以实现过去两个卫星“大脑”的功能。值得一提的是,“最强大脑”应用了我国自主知识产权的四核片上系统SoC2012和国产化ASIC芯片,这两种产品从方案到控制算法,从硬件到SpaceOS2.0操作系统、再到应用软件,均为100%中国制造,其性能达到了国际领先水平。

从转运、升空到巡天,北斗双星“兄弟”的太空之旅可不顺畅,要接受高温、高压、剧烈震动的多重考验,为了保护他们的健康,五院总体部和529厂在北斗导航卫星研制中突破并首次采用了桁架式主承力结构。较传统的结构,桁架结构虽然承载能力更强、重量更轻,可精度要求却倍增,研制出成熟产品,需要攻克多道“世界级技术难关”,国外只有少数几个国家掌握此项技术。北斗双星“兄弟”的精度要求更高,整体偏差不能超过一根头发丝的粗细,用“毫厘不差”来形容一点都不为过。五院529厂充分发挥队员的智慧,攻克了纯胶接传力等研制难题,为北斗双星“兄弟”打造出了一副能够力扛千斤的“钢筋铁骨”。

1994年,我国正式启动北斗导航系统建设时,已经比美国的GPS导航系统晚了差不多20年。但是经过20多年的努力,我国北斗卫星导航系统从落后于GPS导航系统到性能基本相当,实现了从“无”到“有”、由“粗”到“精”的蜕变。谢军自豪地说,在主要性能上比肩国际先进水准外,北斗导航系统在区域增强服务、位置报告和短报文方面优势明显。而这背后都离不开“高大上”国产化产品的支撑。

北斗刮起“国产风”

为给如火如荼的北斗导航系统工程建设“再添一把火”,“十二五”以来,五院自主启动了“航天器元器件自主可控工程”,形成了覆盖未来五年需求的20类、近千项元器件型谱框架,建立起完备的决策、开发、应用验证评价体制,并自主投入,与国内科研院所、高校组建创新“联合舰队”,开展了近百项元器件应用验证,牵引国内生产厂自主启动研制。

拿刚刚发射成功的北斗双星“兄弟”来说,他们与此前发射的北斗卫星“前辈们”相比,发生了脱胎换骨的变化。北斗导航卫星系统总设计师王平告诉记者,“刚刚发射成功的北斗导航‘双星’上的新技术、新产品非常多,占到了卫星全部产品的近八成,这在中国航天以前研制的卫星上前所未有。”严峻的挑战考验着五院北斗团队的智慧和勇气,本着“自主研制,一次拿下”理念,他们向着技术险峰发起了冲击。

在原子、行波管放大器、固态放大器等关键载荷产品国产化研制中,五院北斗研制团队在苦练内功的同时,开展全国性调研,寻找实力较强的科研单位纳入国产化队伍,联合国内科研院所、高校等20多家单位在内的强大的研制队伍,开展关键技术攻关和产品研制工作,六年磨一剑,实现了有效载荷部件的全部国产化。

除此之外,经过五院北斗研制团队和协作单位的集智攻关,北斗导航双星“兄弟”实现了多项关键元器件和所有关键部组件100%国产化。这些国产元器件在轨测试后,不仅可以用于北斗后续卫星批量化研制、加快全球组网,还能向其他型号进行推广运用,甚至向民用产业领域进行辐射,源自北斗导航卫星产品国产化的“龙卷风”将席卷大江南北,进一步增强我国宇航产业、国防军工产业的自主可控能力。

“全部换成国产的”

短短几年的时间,整星部件产品国产化率提升到了当前的98%,像卫星“大脑”、“眼睛”、“脊梁”等关键产品更是实现了全部国产化,对于五院北斗研制团队来说,可以说向前迈出了一大步,可在较真儿的五院北斗团队眼中这还不是终点。“全部换成国产的”不仅是五院北斗人的誓言,更是他们行动的方向。借着北斗导航“双星”一炮打响的契机,新一轮国产化建设的高潮在五院掀起。

记者从五院了解到,为加快推动以北斗导航卫星为代表的航天器产品国产化建设的步伐,五院成立了专门进行国产化管理的“指挥部”, 并完成了《五院航天器元器件需求型建设框架》的编写工作,从顶层明确了航天器元器件自主可控的路线图,并建立起了“三步走”的实施步骤和策略。

在运用自己力量的同时,五院还将充分发挥国内科研院所、高校这一不可或缺的创新力量。谢军表示,在此次北斗双星研制过程中,联合创新的模式取得了很好的效果。下一步,北斗团队将继续坚持这一成功做法,联合一切可以联合的力量,同中科院、哈工大等单位一同构建协同创新体系,加快推动北斗导航卫星国产化,把“中国的北斗、世界的北斗”建设的更美好。(郭兆炜 魏艳)






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