
6月23日9時43分,我國在西昌衛星基地成功發射北斗三號系統“收官之星”。這是我國第55顆北斗導航衛星,標志著北斗三號系統完成全球組網。
中國北斗,點亮了世界衛星導航的天空。

發射前夕,中國電科董事長、黨組書記陳肇雄,黨組成員、副總經理李立功一行赴西昌發射現場,檢查集團公司參研設備運行情況,看望慰問中國電科現場科技工作人員,并座談了解參研參試情況,對認真做好保障工作提出要求。
陳肇雄對集團公司參研參試人員克服疫情影響,以高度的責任心做好現場保障工作給予充分肯定,要求進一步把工作做細做實,科學保障、精心保障,確保收官之星任務“萬無一失、圓滿成功”。
陳肇雄強調,北斗組網意義重大,影響深遠,集團公司既要深入參與北斗系統專項工程建設,也要加快籌劃推進北斗產業應用,為北斗系統更好服務經濟社會發展做出更大貢獻。
本次任務中,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,組織旗下網絡通信子集團、國基南方子集團、國睿子集團、太極子集團、力神子集團、天奧子集團、真空公司、國基北方子集團13所、49所,22所、電科防務等成員單位,為衛星和火箭提供了多套核心設備及眾多國產化關鍵元器件,以強大的技術支撐,確保其高精度、高連續、高穩定在軌運行。
管理控制中心
智慧大腦 多機并行高效率
北斗三號工程是一個空前復雜的航天系統工程,包含空間段、地面段、用戶段三個組成部分。空間段包含30顆不同軌道高度的混合星座衛星,地面段包含40多個不同類型的地面站。
這樣一個龐大的系統要進行天地組網協同運行,將涉及幾十個系統、上萬臺套設備的統籌調度與監控管理。
為實現用戶使用手機等終端就能夠便捷地進行導航,衛星導航系統空間段和地面段的協同工作如何實現?地面天線和觀測設備如何統籌調度?衛星和地面站故障如何快速處置?要解決這一系列問題,就要依靠中國電科研制的北斗三號管理控制中心,這也是衛星導航系統的“大腦”和“指揮官”。
“北斗三號管理控制中心就像是衛星導航系統的‘大腦’,可以指揮空間段和地面段的協同運行,進行地面天線和各類觀測設備的統籌調度、衛星和地面站的監視和控制,以及導航電文的編排上注等。”據中國電科技術人員介紹,該中心實現了衛星導航系統的星地一體化管理與控制,統籌協調空間平臺與地面管控資源,是充分發揮北斗三號系統運行效能的核心環節。
北斗三號在北斗二號的基礎上,進一步提升性能、擴展功能,并且具備星間鏈路等新特色,中國電科全面總結北斗二號工程管控中心的建設經驗,在多年關鍵技術攻關和試驗衛星驗證的基礎上,開展了北斗三號管控中心的研制建設。為了完成對星座業務、各類地面站以及鏈路資源的高效管理、優化調度和協調控制,中國電科攻克了多項關鍵技術,提出了多項創新性成果,對星地、星間、站間鏈路任務進行優化調度,對整網運行狀態進行管理控制,實現了全網衛星的全時跟蹤測量和高頻度注入,解決了幾十個系統、上萬臺套設備的集中監視和控制難題。
此外,為確保空地鏈路所傳輸的衛星導航信號不受干擾,中國電科還開展了對北斗某干擾監測分系統和質量評估分系統的建設。
“它們對北斗系統的診斷,就好像醫生對人的身體做CT一樣,可以全方位的對信號質量進行診斷。”技術專家表示,干擾監測和質量評估分系統全面建成后,可以對衛星傳輸到地面的各類型信號及其所處電磁環境進行檢測分析和綜合評估,識別影響北斗系統安全的各類型影響因素。在這兩個系統的保障下,無論北斗系統受到的異常影響有多么細微,都將無所遁形,相當于為無形的北斗各類型電磁信號和電磁環境安上了一對“火眼金睛”、穿上了一層“護體鎧甲”。
全國產高效電源
巨能翅膀 超長待機不斷電
衛星在天上想飛得穩定可靠,需要性能先進、長壽可靠的電源助力。
中國電科為衛星研制了“純國產高可靠電源套餐”,以高效太陽電池陣、高效全調節電源控制器和大容量鋰離子蓄電池組構成,具有安全可靠、大功率、長壽命等特點,電力十足、能量滿滿。
太陽電池陣,“重要C位”賦能選手。太陽電池陣是整星電源系統的重要組成部分,在光照區利用光電作用產生電能,為衛星負載供電,同時給蓄電池組充電,是衛星可靠工作所需電能源的主要來源。針對高壓靜電防護等技術研制難點,中國電科項目團隊主動出擊,通過技術攻關,制定有效措施,保證產品安全可靠,產品在軌運行良好。
電源控制器,“精干強悍”賦能選手。作為電源功率調控的重要裝置,電源控制器此次采用代表我國先進衛星電源控制技術的高效全調節產品,大幅提升轉換效率,提高信號傳輸可靠性,減輕了整機重量,滿足了高效及輕量化的指標要求。
鋰離子蓄電池組,“長久靠譜”賦能選手。鋰離子蓄電池組在高比能設計、長壽命設計、在軌管理方面取得了突破,實現了多項技術創新。針對衛星要求,項目團隊突破了多項產品技術,進一步優化產品性能,提高了電池組的工作壽命和可靠性。
在滿足衛星長壽命要求的同時,蓄電池組顯著提升了我國航天用儲能電源的裝備水平,衛星所用鋰離子蓄電池組的一致性十分優異,產品性能達到國際領先水平。
陸海天測控網
隱形風箏線 隨時在線不斷聯
在火箭發射和衛星飛行過程中,測控系統和安控系統是確保飛行器安全在線的關鍵設備。為此,中國電科在陸、海、天全方位布局了地面雷達、地面測控站、海上測量船以及中繼衛星,用無形電波張開了一張100%全覆蓋的測控“天羅地網”,確保飛行器在航行過程中時刻“在線”,能隨時隨地感受到來自祖國的悉心呵護。
在陸地,中國電科廣泛布局了陸地固定式、車載等多種地面設備,通過接力的方式與衛星保持實時暢通。研制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,實現了對衛星的自動跟蹤;研制的車載測控系統,承擔了北斗衛星及后續地球軌道衛星主動段和運行段的跟蹤、測控任務,并將接收到的測量、遙測信息傳遞給航天控制中心,根據航天控制中心的指令與衛星通信,完成對衛星的控制。
在遠望船上,中國電科配備了最新一代船載脈沖測量雷達,這也是該系列雷達在升級改造后,首次參加實戰任務。
脈沖測量雷達承擔火箭起飛后的外彈道測量任務,跟蹤測量不受運載火箭飛行及箭載設備工作狀態的影響,可以客觀準確地提供火箭的飛行軌跡數據,實時提供目標方位、俯仰角度信號、距離及速度信息,判斷火箭飛行狀況。特別是在運載火箭飛行出現異常或箭載設備工作狀態異常時,脈沖測量雷達的測量數據就是唯一可信的數據。
剛剛完成升級改造的新一代船載式脈沖測量雷達,在建設過程中突破了雷達與測控系統一體化設計、高精度測量等多項關鍵技術,技術水平國內領先。該雷達設備能夠實現對火箭反射回波的跟蹤,即使在應答機或遙測設備存在異常的情況下,仍然能夠實現對火箭目標的彈道測量,全力保障航天發射任務。
上千元器件
不可或缺核“芯”件
無論是火箭騰空,還是衛星在軌運行,都離不開眾多關鍵器件的有力支撐。星用固態放大器、空間行波管、傳感器、多功能芯片等,這些關鍵元器件雖然身材“迷你”,但每一次發射都不可或缺,牽一發而動全身。
星載原子鐘被稱為衛星導航系統的“心臟”,可為衛星系統提供高穩定的時間頻率信號。中國電科研發的星載銣鐘物理系統是星載原子鐘的核心部件,通過提供穩定的躍遷頻率,成為晶振精確輸出頻率的源頭,為北斗心臟提供“源動力”。
作為衛星通信系統的核心部件,提高星用固放的可靠性是固放設計中的重中之重。中國電科通過技術攻關,將星用固態放大器所用的關鍵元器件全部實現了國產化,突破了星用固放核心微波功率管的應用技術,在滿足力學和散熱的前提下,有效減小了固放的體積和重量,突破了星用固放輕量化技術,達到并優于國外同類產品。
某型硅高頻功率晶體管,為北斗衛星核心器件,該器件可為產生高精度時鐘基準信號提供支撐。中國電科通過技術攻關,最終實現了國產化功率管可靠穩定起振,對管殼結構進行了改進優化,實現了金屬焊料焊接的氣密性封裝,解決了結構可靠性問題。
空間行波管作為導航衛星的核心器件,用于衛星對地數傳系統、星間鏈路系統傳輸信號放大,是電真空器件中性能指標最高、可靠性要求最為嚴苛的一種管型。為確保工程用核心器件自主創新,從2012年開始,中國電科研發團隊針對制約空間行波管性能指標和可靠性的瓶頸技術不斷探索,突破了空間行波管高效率、高線性度、長壽命的關鍵技術,并不斷進行技術迭代,對產品絕緣、散熱、灌封進行反復提升和驗證,產品順利通過了力學、熱學、真空等一系列嚴苛的環境試驗,實現指標穩定提升,產品性能達到國內領先。
為測量運載火箭伺服系統的腔內壓力,中國電科為運載火箭伺服機構系統配套研發了壓力傳感器,該系列傳感器具有體積小、重量輕、精度高、抗干擾能力強、性能穩定可靠等特點,應用效果良好,可滿足系統的使用要求。
此外,中國電科還提供了多功能芯片、二極管、校正模塊及功放模塊等關鍵元器件,累計千余只產品。其中,為衛星組網的相控陣天線研制配套的兩個重要模塊,可以有效避免電磁等各類干擾,大大提高定位精度和安全可靠性。