11月5日19點45分，我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙/遠征一號運載火箭，以“一箭雙星”方式成功發射第24、25顆北斗導航衛星。這兩顆衛星是我國北斗三號第一、二顆組網衛星，開啟了北斗衛星導航系統全球組網的新時代。在“一箭雙星”成功發射背后，凝聚了多家央企的智慧力量。

航天科工：筑就火箭衛星“鋼筋鐵骨” 使其“耳聰目明”

中國航天科工集團公司在北斗三號工程中承擔了原子鐘、聲表面波濾波器、蓄電池、緊固件、連接器等關鍵產品的研制生產和軟件測評等保障工作。航天科工高度重視北斗三號工程的配套和服務保障工作，以強烈的使命感、責任感、緊迫感，嚴格抓好質量管控，保證各配套產品安全可靠，確保飛行任務圓滿成功，用實際行動貫徹落實黨的十九大精神。

在北斗衛星的上行和下行信號中，時間信息是最重要的控制信息和定位依據。用戶定位信息準確的前提是各衛星本地時間的高度統一，而維持衛星時間準確性的守時設備就是原子鐘。因此，原子鐘被稱為導航衛星的心臟，是一個國家能否具備獨立發展導航系統能力的核心標志之一。

航天科工二院203所為北斗三號衛星提供了高精度的星載氫原子鐘、星載銣原子鐘等產品。其突出的產品可靠性和優良的性能，為北斗衛星導航系統的精準定位打下了堅實基礎。伴隨長征三號乙/遠征一號運載火箭成功飛天的，還有十院航天電器公司研制生產的上萬個多型宇航連接器。它們作為火箭的“血脈通道”，具有體積小、重量輕、系列化程度高、接點密度高、抗振性能優等特點，能夠順暢、準確地傳遞各種信號指令，使火箭動作規范、準確。

十院梅嶺電源公司研制生產的鋅銀蓄電池組和充放電檢測設備，在本次發射任務中共有10種11臺配套。航天精工數以萬計的高性能緊固件在此次任務中連結機構、緊扣系統，以可靠的質量和技術保障能力，將各零（部）件連接成一個有機的整體，筑就了火箭和衛星的一身“鋼筋鐵骨”。

作為衛星導航中的核心元器件，聲表面波濾波器直接影響導航系統的精度及作用距離。二院23所生產的聲表面波濾波器安裝在衛星的接收機上，對宇宙中各類噪音、雜波進行過濾，讓衛星的通信更加清晰明朗。該產品已為北斗衛星導航系統建設服務十年，優質的產品性能讓北斗衛星始終保持著“耳聰目明”的工作狀態。

三院304所項目團隊將十余年來積累的飛航軟件評測驗證技術經驗也推廣到了北斗項目任務。針對導航的核心部件——導航任務處理機開展軟件可靠性安全性分析與驗證，充分應用自主研發的半實物可靠性驗證平臺，構建了175種導航處理機故障集，開辟了多層面分析、多技術融合、故障注入仿真的可靠性驗證新模式，有效保障任務進行。其有關成果已列入北斗系列衛星成果的整星預案中，為北斗后續軟件的可靠性安全性提供了有力支撐。

中國電科：多功能芯片“眼睛” 讓衛星更安全智慧

中國電科作為中國第二代衛星導航系統重大專項領導小組成員單位，在本次任務中，網絡通信子集團39所、54所，聲光電磁子集團、儀器儀表、11所、12所、13所、21所、23所、55所、中科芯（58所）等近20家科研單位給衛星提供了多套拋物面天線及2萬余只全國產化關鍵元器件，在身上注入了電科“元素”，為“北斗三號”高精度、高連續、高穩定在軌運行提供了強大技術支撐。

國產自主“芯”為安全基石。作為電子系統的基本組成，元器件的可靠性是影響運載火箭高可靠性的關鍵因素，牽一發而動全身。據介紹，在執行發射任務中，我國通常會面臨一些核心單機國際禁運的急迫現實，許多關鍵環節不能夠自主掌控。

面臨2020年全球組網目標必須實現的急迫現實，中國電科團隊自主研發了大批航天用全國產的關鍵器件，有效解決了替代進口的問題，使系統更加可信可控，確保為任務提供安全可靠的服務。

在本次任務中，中國電科為衛星提供了總線電路、多功能芯片等核心全國產化芯片。由中科芯（58所）自主研發的總線電路，應用于雙星上“核心大腦”星載計算機中的有效載荷分系統，是實現信息通暢的關鍵元素。

“有效載荷是航天器在軌完成航天使命的最重要的一個分系統。如果說有效載荷分系統是一條信息高速公路，應用在有效載荷分系統中的總線電路就如同高速公路上的各個出口和通道，負責各類命令、數據的通信和交互，實現高速的通信，共同完成有效載荷分系統的重要任務?！敝锌菩荆?8所）總線技術帶頭人劉士全介紹說。

該項目在國內尚屬首次，設計、工藝、測試驗證難度均非常大。劉士全帶領團隊經過改進優化后，最終實現電路性能超越國外同類產品，電路可靠性更優。有了更加暢通的出口，中國電科還為衛星配備了更加清晰的多功能芯片“眼睛”和無磁變容管精準“手表”，讓衛星更安全、智慧。

由55所研制的星間鏈路系統的多功能芯片用于天線波束掃描定位系統中，實現對目標的精確定位和掃描，就像是為衛星安上了“眼睛”，讓衛星能夠看清地面或周圍的物體。該多功能芯片是國內砷化鎵E/D工藝多功能首次批量應用于星載系統，其采用砷化鎵E/D工藝進行高密度集成，可有效降低整機體積、重量等指標，為星載相控陣系統的波束變化提供芯片支撐。

“在宇航領域，為避免電磁波對器件產生干擾，必須采用無磁器件。此前我國采用國外進口無磁器件，價格昂貴，渠道困難，在國內此類器件的研制尚屬空白?！?5所專家韓鈞表示。

為確保衛星的安全可控，韓鈞和團隊成員創新拼搏，研發了探測器的消磁利器——無磁變容管。“無磁變容管是原子鐘晶振的重要組成原件。晶振的作用是給衛星提供基準時間，就像是給每顆衛星戴上了一塊‘手表’，有了國產無磁變容管這個重要件，‘手表’將更加精準、安全?！?/p>

架起“天線之網”。衛星上天后，為實時掌握來自“星星”的位置，中國電科架起了“天線之網”，猶如一條看不見的風箏線，為任務正常運行提供指揮決策。

“北斗三號”地面運控系統中，網絡通信子集團39所研發的拋物面天線實現了對衛星的自動跟蹤，從而保證天線電軸可以始終準確地指向衛星，為地面運控系統提供了一條高品質的、傳輸時延和相位中心穩定的上下行射頻通道，填補了我國在此領域的空白。

在這個運控系統中，天線伺服控制無人值守技術，可使天線根據系統播發的預推衛星星歷和地面站坐標計算天線方位俯仰引導角度，從而實現對衛星的跟蹤，任務結束后天線自動收藏，減少了人為操控失誤，提高了系統的可靠性。單脈沖/程序混合跟蹤技術的運用，可使天線一旦發現滿足跟蹤條件的目標，則自動進入自跟蹤，同時在自跟蹤過程中，如果目標跟丟了，系統可通過系統判斷再次發現目標進行跟蹤。

目前，39所還承研了“北斗三號”地面系統45米天線，將大口徑高精度天線的保型設計技術成功運用到方案設計中，使得天線具有更高的表面精度、更優的天線效率，建成后將是國內最大口徑的轉臺式全動天線；在建的全空域多目標統一測控天線，主要用于完成北斗導航衛星的所有類型在軌衛星長期測控管理任務，也可同時為地球同步軌道、中軌和低軌衛星3類軌道衛星提供測控服務，該設備建成后將極大提升我國衛星測控能力；此外，數十套監測天線及多頻天線將遍布全國，為北斗衛星在軌監測提供可靠保障。

信號“放大鏡”。北斗衛星導航系統可以在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具有獨特的短報文通信功能。其中，要保持導航系統授時校頻的高精度，衛星必須配有高穩定度、高精度的原子鐘。

“目前，我國的北斗導航系統采用了氫原子鐘。根據量子理論，原子能態躍遷決定頻率，該頻率信號穩定度極高?！甭暪怆姶抛蛹瘓F高級工程師楊桃均介紹說。他同時表示，由于該信號的頻點及幅度等原因，該信號需進行變頻、鎖相、放大等處理，才能作為北斗系統的時鐘應用。

“前期，采用過晶體振蕩器及介質振蕩器等作為變頻處理的本振信號源，但考慮高可靠的星載應用，我們最終確定了頻率準確度更高而體積更小的聲表面波振蕩器作為本振信號源?！睏钐揖f，聲表面波振蕩器可直接工作于L波段，聲表面波振蕩器可直接工作于L波段，綜合考慮體積、可靠性和抗振動等因素，更適用于北斗原子鐘。該型產品在國內率先實現了星載實用，達到了體積小、溫漂低、功率波動小、低相噪等高穩定、高可靠的目標，綜合性能指標處于國內領先、國際先進，對于實現氫鐘小型化、高穩定度、高精度起到了非常關鍵的作用。

要確保提供精準的服務，信號必須清楚、連續。有了中國電科提供的空間行波管、激光反射器等信號“放大器”，清晰的信號不再是“夢”。

12所提供的全國產化L波段空間行波管系列產品和S波段空間行波管是北斗三號導航衛星的核心單機，可實現衛星對地定位信號的放大。

據12所L、S波段空間行波管專家王賀飛介紹說，前期，國外一直對可用于導航衛星的L、S波段空間行波管實施嚴格的技術封鎖和產品禁運，中國電科立足于現實技術積累，通過設計、分析、驗證的無數次迭代，終于攻克了多項技術難關，研制出具有高功率、高效率和高可靠性的產品，成功打破國際禁運，綜合性能指標達到國際先進水平，創造了國產化空間行波管批量生產、批量交付、批量在軌應用的紀錄，確保全球導航系統提供高精度、高穩定性定位和導航服務。

此外，11所研制的激光反射器，作為衛星艙外有效搭載設備，能夠增強目標表面對激光信號的反射，是國內首批設計壽命十年以上、全國產化中軌道激光反射器。