航天科工：跳动的天宫导航通信“心脏”

    当天宫一号目标飞行器带着中国人对于空间站的美好希冀迈出了坚定的第一步，这背后的技术和细节被广泛关注。

    作为我国国防科技工业的中坚力量，中国航天科工集团公司依托55年发展根基，集聚强大的航天技术优势，多项技术产品为天宫一号的成功发射、精准入轨提供了有力技术支撑。

    把空调、医院安在“天宫”

    当天宫一号目标飞行器在轨道上飞行时，由航天科工九院研制的环控生保、医监医保产品及相关测试设备也进入了搭载考核阶段。虽然“天宫一号”以及等待发射的“神舟八号”并不载人，但从长远来看，要使航天员在太空中真正安全、舒适，所有环节都必须经受考验。

    特殊“太空空调”，如气体流量调节装置、航天服温控调节装置等作为环境控制及生命保护分系统产品，在航天员的飞行试验中发挥着特殊的作用。

    气体流量调节装置可以通过电动舱外控制器远距离对飞船内的气体流量进行调节，保证舱中具有适宜的生活、工作环境；航天服温控调节装置则能够调节航天服内的温度，确保航天服能够适应太空骤冷、骤热的环境，保证航天员的安全、舒适。因为太空环境的差异，这部“空调”的设计原理和使用方法与我们日常家用空调大不相同。

    微型“太空医院”，主要是通过生理信号测试盒、心电记录装置、医监生化检测装置、质量测量仪等监测航天员的心电、呼吸、体温、尿液各项生理指标，并将数据自动分析后传送至地面设备，以便地面人员对航天员的身体状况进行实施监控。此外，还有一台特别的太空健身器――神经肌肉刺激仪，对航天员进行电脉冲刺激，协助航天员进行肌肉疲劳恢复和肌肉力量训练，以防止长期飞行试验造成的肌肉萎缩。“太空医院”中的这些装置，小至烟盒大小、最大不过成人巴掌大。

    晶体元器件——稳定跳动的天宫导航通信“心脏”

    “天宫一号”发射，举世瞩目。它为什么能精确地按照指定路线遨游太空？也许有人说是因为有可靠的导航系统，也许有人说是因为有精密的通信系统。

    而很少有人知道，无论是导航系统还是通信系统，只要与发出或接受信号有关的部件，都有一颗和人类一样跳动频率稳定的“心脏”——晶体元器件。

    航天科工科研人员凭借创新思维和过硬技术，为“天宫一号”提供了坚强稳定的“心脏”，确保其发射成功和稳定运行。

    随着数字化时代的到来，频率一词被越来越多人所接触。晶体元器件就是一种神奇的频率产生器，它最基本的原理是压电效应——石英晶体的形状变化会产生固定频率的电信号，通过频率控制手段，晶体元器件就更能大展拳脚，发挥它在航天工程上的重要作用，如同人的心脏一样，使用一个稳定频率为“天宫一号”的各个分系统提供信号源。

    航天科工二院203所作为中国航天最早的晶体元器件研制单位，承担了为“天宫一号”和神舟飞船提供时频核心——晶体元器件的光荣使命，共为“天宫一号”配套了1000余只晶体元器件，为导航和通信等功能提供了坚实保障。

    作为“天宫一号”的心脏，晶体元器件的重要性不言而喻，其设计加工过程可谓精雕细琢，不允许有半点瑕疵。每一个合格的晶体元器件，其原料石英振子需在20倍、50倍、200倍显微镜下“过关斩将”，其加工环境更是要求苛刻：高于万级洁净度的超净厂房，至少经历3次的超声波或等离子清洗，连封装都需要高真空环境。

    自动判读软件——航天器测试的智库

    测试，是航天器飞行之前的重要一环。测试就像健康大检查，检查到位、医生负责，才能保证体检的质量。航天科工所属航天测控公司研发的应用于天宫一号等航天器测试的自动判读软件不仅是一台全面的体检设备，更是一个储存了各界名医经验与医术的智库。它集合了众多航天专家头脑中的经验和智慧，测得数据之后自动与“大脑”中的标准进行比对，马上告诉你航天器的状态是否正常，赢得广大航天测试人员的广泛好评。

    该软件的投入应用，不仅缓解了我国航天器专家人员不足的矛盾，而且极大地减轻了航天器专家的数据判读负担，提高了数据判读的准确性，提升了航天器潜在故障发现能力。

    “载人航天器测试数据自动判读软件”已在载人航天工程型号地面测试中全面投入使用，使用过程中取得了令人满意的效果——大幅度提高了测试的自动化程度，有效发现了型号的多处隐患，解决了以往人工测试中无法对大数据量、高速数据实时监视、准确判读的问题，得到了型号总师和测试人员的一致认可。

    据悉，我国航天器技术的发展已进入到“高精尖”阶段，这导致需要处理的信息量日益庞大、处理信息的速度日益加快、数据之间的关系日益复杂，以往的人工识别判断的模式已经远远不能满足对航天器进行实时监测的需要。“十一五”后期和“十二五”，我国进入了卫星密集发射阶段，现有的航天器专家数量亦远远不能满足发射需求，而培养一个航天器专家又需要较长时间。为解决以上难题，测控公司专门研制了“载人航天器测试数据自动判读软件”，以此软件来代替航天器专家的部分数据判读工作。

    测控公司还攻克了难以将专家经验转化为判读知识的技术难题，设计了一套专门面向航天器的知识表示体系，用以描述航天器实际测试中出现的各种状态，把航天器专家脑海里的知识和经验转换成计算机能够识别和执行的信息，建立和完善了“航天器专家知识库”。

    首席太空高级电源专家

    在中国宇航领域，科研人员都知道来自航天科工061基地的梅岭电源。它作为中国航天电源的佼佼者，被冠以“首席太空电源专家”的雅称。此次发射中，长征二号F火箭控制、遥测、外安、故障检测等系统使用的锌银电池均来自梅岭。

    自创建以来，梅岭厂无数次为我国各类航天重点发射任务保驾护航，创造了一个个令人骄傲的第一：发射第一颗人造地球卫星“东方红”的运载火箭电源；第一颗返回式卫星及发射该卫星的长征二号运载火箭电源；第一枚捆绑式运载火箭电源；第一艘载人飞船用电源，第一次航天员出舱活动航天服用电源。

    神舟飞天，嫦娥奔月，北斗闪烁，可以说每一次卫星上天，每一次火箭升空，中国航天每一次振奋人心的成功，都凝聚了梅岭厂员工的智慧和心血，都闪耀着梅岭电源与中国航天同步发展的光辉。

    神舟七号任务中，舱外航天服电源是一个难点。在接到该电源研制这一光荣的任务之后，工厂立即组织科研队伍投入到技术攻关中。在没有任何可借鉴资料的条件下，梅岭厂科研团队经过复型设计，自主创新，打破封锁，在不到一年的时间里，攻克多项技术难关，成功研制出我国第一台航天服专用电池。经使用验证，梅岭厂生产的航天服电池性能比国外同类产品高出10％以上，属世界领先水平，填补了国内空白。该项目荣获了国防科技进步二等奖。

    铆紧“天宫”的每颗螺钉

    钛合金紧固件，虽然看上去不起眼，但在天宫一号神舟八号交会对接任务中却起着至关重要的基础性作用。多年来，钛合金新材料成为制约我国高端紧固件的短板。而中国航天科工集团公司以精湛的制造水平，通过高端紧固件支撑起了中华民族的飞天梦想。

    航天科工所属航天精工有限公司打造的高标准基础紧固件，涉及数百个品种，连接起载人航天工程产品的钢筋铁骨，从细微之处确保交会对接的安全。据了解，航天科工提供的钛合金螺钉、螺栓，占载人航天工程用紧固件总用量90%以上，载人航天钛合金环槽铆钉、钛铌铆钉、铆螺母等紧固件产品，全部出自航天科工。

    航天精工为“天宫一号”配套的紧固件产品材料非常特殊，为当今世界新型号所普遍使用的钛合金新材料。由于钛合金摩擦系数大，极易造成刀具、模具磨损，使用寿命不高，同时产品形状、使用环境条件特殊，且加工中可能有氢氧污染问题，存在较多的技术不确定性和较高的工艺难度。

    航天精工充分利用中国航天科工标准紧固件研究检测中心的技术优势，组织了一批技术水平高、经验丰富、吃苦耐劳的中青年专家、技术人员及技术顾问成立了课题组进行技术攻关。参与研制任务的技术人员成功地解决了一系列技术难题，如钛合金的镦制成型及成型模具设计、钛合金的热处理、钛合金紧固件精密加工等关键技术难题，填补了国内空白，部分产品成功替代了进口，打破了欧美国家对我国的技术和产品封锁，为生产出高质量的新型航天紧固件提供了坚强的技术保障。<