卷首语
1970 年 4 月 15 日凌晨 5 时 37 分,酒泉发射场的测试棚里,寒风从帆布缝隙钻进来,带着戈壁滩特有的沙砾气息。王工(发射场测试负责人)的手指冻得发紫,却仍紧攥着卫星模拟器的参数表 —— 表上 “近地点 439 公里、远地点 2384 公里” 的轨道数据,被红笔圈了三道,这是接下来 19 次通信对接要模拟的核心参数。
陈恒(技术统筹)带着团队赶到时,张工(加密模块总设计)正将 37 立方厘米的 “太空密码机” 往模拟器接口上插,金属接口碰撞发出清脆的 “咔嗒” 声。“总装部门说了,19 次对接必须全过,少一次都不能送发射塔。” 王工的声音压得很低,棚外传来运载火箭转运的轰鸣声,距离 “东方红一号” 预定发射仅剩 9 天,这 19 次对接是最后一道地面验证关口。
李敏(算法骨干)蹲在示波器前,屏幕上 108 兆赫的信号波形还在跳动 —— 这是从 “67 式” 迭代来的加密算法,此刻要在发射场的风沙里,与卫星模拟器完成 19 次 “太空预演”。“第一次对接要是失败,后面的时间就更紧了。” 她摸了摸口袋里的算法草稿纸,上面 “r=3.72” 的参数被汗水浸得有些模糊,心里却清楚:这 19 次对接,不仅是测试设备,更是在给 370 公里外的太空通信 “买保险”。
一、测试背景:发射前的 “太空预演” 与 19 次对接的必要性
1970 年 4 月,“东方红一号” 卫星进入发射倒计时,酒泉发射场的地面测试成了最后一道关键环节 —— 卫星一旦升空,无法进行维修,因此必须通过 “卫星模拟器”(模拟在轨状态)与星地链路、加密模块完成 19 次通信对接,验证 “数据采集→加密→传输→解密” 全流程的可靠性。这 19 次对接不是随机次数,而是基于 “覆盖所有关键场景(基础链路、加密功能、应急故障)” 的精确规划,每一次都对应着卫星在轨可能遇到的实际情况,缺一不可。
卫星模拟器的 “太空状态复刻” 是测试核心。根据《东方红一号发射场测试方案》(编号 “东 测 7001”),模拟器需精准模拟卫星在轨的三大核心状态:一是轨道参数(近地点 439 公里、远地点 2384 公里),通过调整地面信号衰减器(3767dB),模拟不同轨道高度的信号强度变化;二是遥测数据(设备温度 50℃至 40℃、供电电压 28V±2V),由内置传感器生成,模拟卫星各系统的实时状态;三是极端环境影响(辐射、微重力),通过外接辐射模拟器(1×10?rad)、微重力模拟台( parabolic flight 地面版),复刻太空环境对设备的影响。王工在调试模拟器时说:“这台机器就是‘地面上的卫星,要是跟它对接不通,上天后也肯定不行。”
19 次对接的 “场景覆盖” 逻辑清晰。测试团队将 19 次对接分为三阶段,每阶段目标明确:第一阶段(4 月 15 日 17 日,5 次对接)验证 “基础通信链路”,确保星地信号传输稳定(延迟≤0.19 秒、误码率≤1×10??);第二阶段(4 月 18 日 20 日,7 次对接)验证 “加密功能”,测试 37 立方厘米加密模块的加密 解密可靠性(抗破译率≥97%、解密误差≤0.01%);第三阶段(4 月 21 日 23 日,7 次对接)验证 “应急容错”,模拟元器件故障、环境恶化等场景,测试系统的代偿能力(故障恢复时间≤0.37 秒)。陈恒在测试规划会上强调:“19 次对接要把所有风险都测到,不能给发射留任何隐患。”
发射场的 “极端条件” 增加测试难度。4 月的酒泉发射场,昼夜温差达 37℃(白天 17℃/ 夜间 20℃),风沙频繁(最大风速 19 米 / 秒),对设备稳定性提出挑战:模拟器的精密电阻在低温下阻值漂移 0.37%,加密模块的接口在风沙中易接触不良,星地链路的天线需频繁调整角度以避开风沙干扰。周明远在检查设备时发现:“地面测试比实验室难十倍,既要模拟太空,还要对抗风沙和低温,每一次对接都是双重考验。”
团队的 “分工协作” 保障测试推进。王工带领 5 人负责卫星模拟器的参数设置与状态监控;陈恒统筹全局,协调解决跨系统问题;李敏带领 3 人负责加密算法的实时调整与验证;周明远带领 4 人负责硬件故障排查(如接口、天线);张工专注 37 立方厘米加密模块的状态,确保其与模拟器兼容。这种分工既延续了之前研发时的协作模式,又针对发射场场景新增了 “风沙防护”“低温保温” 的专项岗位(2 名战士负责给设备裹保温棉、清理接口风沙)。
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1970 年 4 月 14 日,测试前最后一次设备检查完成:模拟器参数校准完毕(轨道、遥测数据误差≤0.1%),加密模块功能正常(功耗 67mW、体积 37 立方厘米),星地链路天线调试到位(108 兆赫频段接收灵敏度 117dBm)—— 一切准备就绪,19 次通信对接的 “太空预演” 即将开始。
二、19 次对接实施:分阶段的 “问题暴露与验证”
1970 年 4 月 15 日 23 日,19 次通信对接按计划分三阶段推进,每一次对接都像 “实战演练”,既验证了设备的可靠性,也暴露了之前未发现的细节问题 —— 团队在 “发现问题 分析原因 快速解决 再次验证” 的循环中,逐步完善星地通信系统,确保每一个环节都经得起太空的考验。
第一阶段(4 月 15 日 17 日):基础通信链路的 5 次对接,解决 “信号匹配” 问题。4 月 15 日 8 时,第一次对接启动:模拟器发送 “温度 27℃、电压 28V” 的模拟遥测数据,通过 108 兆赫频段传输至地面接收端,结果显示信号延迟 0.3 秒(远超 0.19 秒的要求),误码率 1×10??(超标)。李敏立即用示波器分析波形,发现是模拟器的信号衰减器设置为 37dB(模拟近地轨道),而实际太空远地点的信号衰减需达 47dB,衰减不足导致信号过强,链路出现 “过载延迟”。王工调整衰减器至 47dB 后,10 时进行第二次对接,延迟降至 0.17 秒,误码率 8×10??(达标)。4 月 16 日的第三、四次对接,分别测试近地点(37dB 衰减)、日照区(温度 40℃)的链路稳定性,均成功;4 月 17 日第五次对接,连续传输 19 分钟数据,无中断,基础链路验证通过。王工在日志里写:“第一次失败不是坏事,早发现衰减匹配问题,上天后就不会出问题。”
第二阶段(4 月 18 日 20 日):加密功能的 7 次对接,攻克 “同步与抗干扰” 难关。4 月 18 日 9 时,第一次加密对接:模拟器数据经 37 立方厘米模块加密后传输,地面解密误差 0.03%(超标 0.02%)。张工检查模块接口时发现,模块的 “数据发送时序” 为 19 毫秒 / 帧,而模拟器的 “接收时序” 为 27 毫秒 / 帧,时序不匹配导致部分数据丢失。他立即调整模块时序至 27 毫秒 / 帧,11 时第二次对接,解密误差降至 0.007%(达标)。4 月 19 日的第三、四次对接,引入辐射模拟器(1×10?rad),模块误码率从 8×10??升至 3×10??(接近上限),周明远拆解模块屏蔽罩,发现铅锡合金涂层有 0.3 毫米缝隙,重新用高温胶带密封后,第五次对接误码率回落至 9×10??。4 月 20 日的第六、七次对接,测试不同加密嵌套层级(19 层)的稳定性,第七次对接加密 解密成功率 100%,抗破译率经模拟测试达 97%,加密功能验证通过。李敏看着解密后的精准数据,松了口气:“之前担心加密算法在发射场不稳定,现在看来,调整时序和密封屏蔽罩后,完全没问题。”
第三阶段(4 月 21 日 23 日):应急场景的 7 次对接,验证 “容错与恢复” 能力。4 月 21 日 8 时,第一次应急对接:模拟加密模块 1 只 “3AX81H” 晶体管 β 值降至 30(故障状态),模块自动切换至备用运算路径,故障恢复时间 0.35 秒(≤0.37 秒),数据传输未中断。4 月 22 日的第二、三、四次对接,分别模拟低温 50℃(模块加热片启动,维持温度 7℃)、风沙导致接口接触不良(战士及时清理,恢复时间 1.9 秒)、电源电压波动(28V 降至 25V,模块稳压电路正常工作),均成功应对。4 月 23 日的第五、六、七次对接,进行 “全场景复合测试”:同时模拟辐射、低温、晶体管故障,模块仍能稳定加密传输,第七次对接(最后一次)完成时,时间刚好是 23 日 19 时,距离 “东方红一号” 预定发射仅剩 1 天。陈恒看着测试数据汇总表,19 次对接成功率从第一次的 0%(失败)逐步提升至最后 100%,眼眶有些湿润:“19 次,终于把所有问题都解决了,能给发射交差了。”
19 次对接的 “数据沉淀” 为发射保驾护航。测试团队整理出《19 次通信对接问题与解决方案汇总》,记录了 5 类 19 个问题(信号衰减、时序不匹配、辐射屏蔽、应急故障、环境干扰)及对应解决方法,形成 “问题 原因 措施 效果” 的完整闭环。例如 “信号延迟” 问题,原因是衰减匹配不当,措施是按轨道高度调整衰减器(近地 37dB / 远地 47dB),效果是延迟≤0.17 秒;“解密误差” 问题,原因是时序不匹配,措施是同步模块与模拟器时序(27 毫秒 / 帧),效果是误差≤0.01%。这些数据不仅保障了此次发射,更成为后续航天测试的 “参考手册”。
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三、关键问题攻坚:从 “失败” 到 “突破” 的技术博弈
19 次通信对接的过程中,团队遭遇 5 个关键技术问题,每一个都关乎测试成败,甚至影响卫星发射 —— 这些问题不是实验室里能预见的,而是发射场特殊环境(低温、风沙、模拟器与太空的差异)与设备协同的 “新挑战”。团队通过 “现场分析、快速迭代、跨界协作”,在极短时间内攻克难关,每一次突破都体现了 “实战导向” 的技术博弈思路。
信号衰减匹配问题:从 “地面经验” 到 “太空精准计算”。第一次对接失败的核心原因,是团队最初按 “67 式” 地面通信的衰减经验(37dB)设置模拟器,忽略了太空轨道高度变化导致的衰减差异(近地 37dB / 远地 47dB)。李敏与王工连夜计算:卫星在远地点时,信号需穿越更厚的大气层,衰减比近地多 10dB,若按地面经验设置,会导致信号过强、链路过载。他们参考《近地轨道信号衰减手册》(编号 “轨 衰 7001”),重新校准衰减器,将远地点衰减设为 47dB,近地点设为 37dB,第二次对接即成功。“地面通信的衰减是固定的,太空是动态的,必须按轨道算,不能凭经验。” 李敏的这个结论,后来被写入航天测试规范。
加密时序同步问题:模块与模拟器的 “跨系统协同”。第二阶段第一次加密对接,解密误差超标的原因,是 37 立方厘米加密模块的发送时序(19 毫秒 / 帧)与卫星模拟器的接收时序(27 毫秒 / 帧)不兼容 —— 模块时序基于 “67 式” 地面通信设计,而模拟器时序则按卫星在轨数据传输节奏设定,两者未提前协同。张工与王工现场调整:张工拆开模块,用烙铁修改时序电路的电阻值(从 1.9kΩ 改为 2.7kΩ),将发送时序延长至 27 毫秒 / 帧;王工同步调整模拟器的接收缓冲器,确保数据不丢失。调整后,解密误差立即降至 0.007%。“跨系统对接就像两个人说话,语速不一样就会听错,必须让模块和模拟器‘语速一致。” 张工的比喻,让团队更直观理解了时序
第867章 发射场测试[1/2页]