卷首语
1968 年 10 月 19 日深夜,中科院卫星研究所的实验室里,台灯的光在 “67 式” 设备接口清单与卫星遥测模块间打了个折。周明远的指尖捏着一枚刚焊好的转接插头,金属触点还带着烙铁的余温 —— 这是为兼容 “67 式” 第 19 号数据接口做的第 7 版样品,前 6 版要么因电压不匹配烧了模块,要么因协议不兼容传不出数据。
李敏趴在满是公式的草稿纸上,笔尖在 “遥测帧加密逻辑” 旁标注:“沿用‘67 式非线性方程密钥,帧头嵌入‘ɑrɑl=3蒙语标识”—— 这样既能用成熟的地面加密体系,又能让卫星数据与 “67 式” 地面站无缝对接。老张攥着《“67 式” 接口技术手册》,第 37 页的 “应急电源接口参数” 被红笔圈出,卫星遥测的 12V 供电与 “67 式” 的 24V 不兼容,这个看似微小的差异,可能让整个加密方案功亏一篑。
当实验室的挂钟指向凌晨 3 时,周明远终于将转接插头插进 “67 式” 的第 19 号接口,卫星模拟遥测数据通过转换器涌入 “67 式” 的解密模块,屏幕上跳出 “数据解密成功” 的绿色字样。李敏突然红了眼眶 —— 三天前,他们还在为 “是改‘67 式还是改卫星” 争论,此刻 37 项接口的兼容之路,终于在草稿纸与焊锡的交织中,踏出了第一步。
一、需求催生:卫星遥测的加密缺口与 “67 式” 的技术锚点
1968 年 7 月,“东方红一号” 卫星预研组的一份遥测安全报告,让技术团队陷入沉思:卫星传回的轨道参数、设备状态等遥测数据,若不加密,苏军 “拉多加 4” 截获系统可在 37 分钟内解析,而当时的卫星通信方案中,仅考虑了 “信号传输”,未纳入 “数据加密”—— 就像 “用大喇叭在广场上念情报”,毫无安全性可言。
“67 式” 的地面优势成了唯一参照。老张翻出 1968 年春季 “67 式” 改进型的实战报告:其非线性加密算法被截获概率 0.37%,37 种加密模式覆盖高原、雪地等场景,且已在 19 个边境哨所列装,地面站的解密设备都是基于 “67 式” 的密钥体系。“如果卫星遥测能兼容‘67 式,不用重新建解密体系,能省至少 19 个月。” 他在方案论证会上的提议,让 “兼容‘67 式” 从 “备选思路” 变成 “核心目标”。
苏军卫星遥测的加密进展,成了紧迫的压力。1968 年 8 月,截获的苏军 “宇宙 217” 卫星遥测数据显示,其采用 “帧加密 + 动态密钥”,抗截获能力比我方现有方案高 17 倍。某航天专家在分析后警告:“若我方卫星遥测裸奔,不仅轨道参数会泄露,设备故障也会被敌人预判,整个卫星任务都可能暴露。”
兼容的核心矛盾集中在 “37 项接口”。“67 式” 的接口体系涵盖电源(24V DC)、数据(RS232 前身)、控制(模拟信号)等 37 项,而卫星遥测模块的接口参数完全不同:电源是 12V DC,数据是脉冲编码调制(PCM),控制是数字信号。周明远在对比表上画了 37 个红叉:“要么改‘67 式的接口,要么给卫星加转接模块,改‘67 式不可能 —— 全国 19 个哨所都在用,改一个要动整个体系。”
1962 年的技术教训再次警醒团队。老张翻出 “62 式” 设备在高原的适配档案,当年因 “地面设备与高原环境接口不兼容”,导致 5 个哨所通信中断。“1962 年我们吃了‘不兼容的亏,现在不能再犯。” 他将两份 “接口不兼容” 的报告叠在一起,红色标注的 “适配失败” 字样,让团队坚定了 “卫星侧做兼容” 的决心 —— 改卫星方案,虽难但只需要动一次,改地面设备则要动成百上千台。
1968 年 9 月,卫星遥测加密方案研发组正式成立,老张统筹,李敏负责加密算法(兼容 “67 式” 非线性方程),周明远负责硬件接口兼容(37 项接口的转接模块),其其格负责蒙语加密标识的适配(延续混合加密逻辑)。启动会上,老张把 “67 式” 的接口手册和卫星遥测模块放在桌上:“我们要做的,是让地面的‘老伙计和天上的‘新朋友说上话,而且说的是只有我们懂的秘密。”
二、接口兼容的攻坚:37 项差异的逐个突破
1968 年 9 月 10 日,研发工作在 “接口参数比对” 中启动。周明远带领硬件组,将 “67 式” 37 项接口的参数(电压、电流、协议、阻抗)逐一拆解,与卫星遥测模块的参数对比,发现 19 项是 “硬差异”(如电源电压、数据格式),18 项是 “软差异”(如控制信号时序、校验方式)。“最难的是电源接口,” 周明远在日记里写,“卫星是 12V,‘67 式是 24V,直接接会烧模块,加转换器又怕影响供电稳定性。”
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电源接口的兼容率先突破。周明远借鉴 “67 式” 越冬测试的电源补偿思路,设计了 DC/DC 转接模块,输入 12V(卫星),输出 24V(“67 式”),功率 37W,刚好满足 “67 式” 解密模块的功耗需求。第一次测试时,模块因散热不好烧了,他在模块外壳加了 0.37 毫米厚的铝制散热片,再次测试时,温度稳定在 47℃,完全符合要求。“1962 年高原测试用加热片,现在用散热片,都是和环境打交道。” 他的这个设计,后来成了卫星与地面设备电源兼容的标准方案。
数据接口的协议兼容更复杂。“67 式” 用的是 “异步串行协议”(波特率 1200),卫星遥测用的是 “PCM 同步协议”(速率 4800),两种协议无法直接通信。李敏带领软件组,在卫星侧加了 “协议转换软件”,将 PCM 数据转换成 “67 式” 能识别的串行数据,同时在数据帧头加 “同步码”(用 “67 式” 的密钥生成,如 0x37),确保 “67 式” 能准确接收。其其格则在同步码后加了蒙语标识 “ɑrɑl”(对应 3),作为 “加密帧” 的隐蔽标记 —— 敌人即使收到数据,也会把 “ɑrɑl” 当成无效字符。
控制接口的兼容藏在 “时序调整” 里。“67 式” 的控制信号是 “正脉冲触发”(脉宽 10ms),卫星遥测是 “负脉冲触发”(脉宽 5ms),时序不匹配会导致控制指令失效。周明远设计了 “脉冲转换电路”,将负脉冲转成正脉冲,同时把脉宽拉长到 10ms。测试时,“67 式” 通过转换电路向卫星模拟模块发送 “启动加密” 指令,模块立即响应,指示灯亮起 —— 这个困扰了团队 7 天的难题,终于在 “脉冲转换” 中解决。
“冗余设计” 应对接口失效风险。团队在 37 项接口中,选了 7 项关键接口(电源、主数据、控制、应急数据等)做备用,比如主数据接口(第 19 号)失效时,自动切换到备用接口(第 37 号),备用接口的协议和主接口一致,只是物理位置不同。“战场上没有万无一失,留个备用才能保命。” 老张的这个要求,让方案的可靠性从 90% 提升至 97%。
1968 年 10 月 5 日,37 项接口的兼容模块全部完成。周明远将转接模块、协议转换器、脉冲转换电路整合在一起,做成 “卫星 ‘67 式兼容单元”,体积仅 1.9 立方分米,重量 0.37 公斤,完全符合卫星的载荷要求。当他把兼容单元接到 “67 式” 和卫星模拟模块之间,数据开始顺畅传输,李敏激动地说:“现在,天上的 data 能和地面的‘67 式说上话了!”
三、加密方案的设计:地面技术的太空适配
1968 年 10 月 8 日,加密方案的核心逻辑在 “继承与适配” 中确定。李敏的思路很清晰:卫星遥测数据按 “帧” 加密,每帧 37 字节(对应 “67 式” 的 37 种加密模式),帧头是 “同步码 + 蒙语标识”(0x37+“ɑrɑl”),帧体用 “67 式” 的非线性方程加密(r=3.7,x?=0.62,源自 1962 年核爆参数),帧尾是 “67 式” 的校验码。“不是重新发明,是把地面的加密逻辑搬到太空,再适配卫星的特点。” 她在方案初稿里写。
遥测数据的 “分级加密” 贴合实战需求。卫星遥测数据分三类:关键数据(轨道参数、设备故障)用 “67 式” 最高级别的 “混沌加密模式”(第 37 种),普通数据(温度、电压)用 “基础跳频模式”(第 7 种),冗余数据(重复帧)用 “简易校验模式”(第 19 种)。这种分级,既保证关键数据安全,又节省卫星算力 —— 卫星的运算能力有限,无法全程用复杂加密。
“抗太空干扰” 的优化是卫星特有的需求。太空的高能粒子会导致数据位翻转,李敏在加密帧中加入 “37 位纠错码”(对应 37 项接口),即使 1 位出错,也能自动纠正;同时借鉴 “67 式” 的&nbs
第846章 卫星遥测数据加密方案初稿[1/2页]