在海南文昌,身強(qiáng)體壯的“胖五”拔地而起,帶著嫦娥五號(hào)探測器飛向遠(yuǎn)在38萬公里外的月球,執(zhí)行中國首次無人月球采樣返回任務(wù)。2020年12月17日,嫦娥五號(hào)返回器成功著陸地球,探月工程“繞、落、回”三步走的收官之戰(zhàn)圓滿完成。
在此次“嫦五”九天攬?jiān)轮弥校教炜萍技瘓F(tuán)九院(以下簡稱九院)全方位參與此次任務(wù),提供了大量高質(zhì)量、高可靠的航天電子產(chǎn)品。
作為中國當(dāng)前研制的最為復(fù)雜的探測器,“嫦五”的采樣、起飛上升、交會(huì)對接等環(huán)節(jié)是此次任務(wù)最主要的挑戰(zhàn)。在整個(gè)任務(wù)持續(xù)的20余天里,為了保障探測器高質(zhì)量完成月面采樣、月表起飛、月球軌道交會(huì)對接和樣品轉(zhuǎn)移等一系列高難度動(dòng)作,九院各單位迎難而上。
“嫦五”由軌道器、返回器、著陸器、上升器四部分組成。771所為上升器、返回器綜合管理單元配套CPU模塊。上升器、返回器數(shù)管分系統(tǒng)的綜合管理單元可實(shí)現(xiàn)星地通信、飛行過程中各設(shè)備的健康監(jiān)測和任務(wù)執(zhí)行管理、月面再發(fā)射、樣品返回等重要功能,其核心部件CPU模塊相當(dāng)于“大腦”,是上升器、返回器的控制源頭,負(fù)責(zé)控制各相關(guān)模塊,使其正常運(yùn)轉(zhuǎn),主要承擔(dān)著測控應(yīng)答機(jī)接收并執(zhí)行地面發(fā)送的所有遙控直接指令;完成遙測數(shù)據(jù)的采集和遙控間接指令的分配,以及加熱回路控制驅(qū)動(dòng);提供星上基準(zhǔn)時(shí)間,采集各類遙測數(shù)據(jù)組幀下行等功能。
825廠為“嫦五”配套8個(gè)系列,20個(gè)規(guī)格,83只/套產(chǎn)品。其中YF17-36、YF8-94是專門量身定制的兩款分離脫落電連接器,創(chuàng)新多項(xiàng)技術(shù)。YF17-36芯產(chǎn)品體積小、重量輕,插座重量不超過50克。產(chǎn)品中的運(yùn)動(dòng)核心機(jī)構(gòu)首次采用真空鍍膜工藝技術(shù),該技術(shù)讓運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)穿上一個(gè)光滑“外衣”,該“外衣”既抗寒又耐熱,而且抗腐蝕性極強(qiáng),不易老化,有它加身,有效降低了金屬面間的摩擦系數(shù),防止冷焊效應(yīng)的發(fā)生。作為新制的一款高、低頻混裝的高真空產(chǎn)品,YF8-94芯產(chǎn)品在“嫦五”首次成功應(yīng)用。在體積和重量基本保持不變的情況下,825廠將產(chǎn)品接觸件增加30%,確保信號(hào)功率增大,在保留低頻信號(hào)傳輸功能的基礎(chǔ)上,首次增加了高頻信號(hào)傳輸功能,使產(chǎn)品傳輸信號(hào)種類更多。
13所激光導(dǎo)航公司和時(shí)代光電公司為“嫦五”提供關(guān)鍵的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品。激光導(dǎo)航公司為“嫦五”研制的激光慣組能夠?yàn)樘綔y器月面著陸、月面起飛、交會(huì)對接、攜帶樣本高速再入返回地球等各項(xiàng)操作提供實(shí)時(shí)、連續(xù)的姿態(tài)速度位置信息。據(jù)悉,該配套的激光慣組分別作為著陸上升組合體和返回器主份慣導(dǎo),全過程參與任務(wù),能夠?yàn)橹懮仙M合體精準(zhǔn)落月,上升器與軌道艙精準(zhǔn)對接,返回器高速返回精準(zhǔn)著陸提供高精度導(dǎo)航信息,性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。
時(shí)代光電公司的兩臺(tái)光纖慣組分別安裝于探測器的著陸上升組合體和返回器中。其中,著陸上升組合體光纖慣組主要用于測量載體相對于慣性空間的角速度和加速度,全程參與中國史上首次月面起飛及月球臨近空間的交會(huì)對接任務(wù);返回器光纖慣組全程參與返回器高速再入地球大氣時(shí)的慣導(dǎo)解算,助力返回器精準(zhǔn)落地和回收。
772所為“嫦五”提供以1553B總線、抗輻射轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)和接口、54AC系列、專用ASIC為代表的13款259只高可靠宇航集成電路,全程參與“嫦五”繞、落、回、挖土的實(shí)施過程,為順利完成任務(wù)提供硬核支撐。
在軌道修正、近月制動(dòng)過程中,772所為軌道器配套抗輻射1553B總線、16位冗余驅(qū)動(dòng)器等多款高可靠宇航用集成電路,為測定探測器實(shí)際飛行軌道與設(shè)計(jì)軌道之間的偏差和高速飛行的探測器在靠近月球時(shí)實(shí)施“剎車”制動(dòng)提供有力保障。
在精準(zhǔn)軟著、鉆取表取過程中,該所為著陸器避障系統(tǒng)、GNC等配套抗輻射1553B總線、抗輻射轉(zhuǎn)換器、接口驅(qū)動(dòng)器共計(jì)60余只抗輻照集成電路,為著陸器快速避障、軟著月面、自動(dòng)采樣等提供高可靠數(shù)據(jù)傳輸、高精度數(shù)據(jù)采集和高穩(wěn)定指令執(zhí)行。
在地外起飛、交會(huì)接力過程中,772所為上升器“大腦”黨中央控制計(jì)算機(jī)、“眼睛”星敏感器、對接微波雷達(dá)等多臺(tái)套設(shè)備配套高精度AD/DA轉(zhuǎn)換器、54AC系列電路、星敏感器專用ASIC等30余只抗輻照集成電路,為中國首次地外天體起飛和首次環(huán)月交會(huì)對接助力。
在環(huán)抱月壤、滿載而歸過程中,772所為返回器中慣性測量系統(tǒng)配套的高精度AD轉(zhuǎn)換器和DA轉(zhuǎn)換器以及1553B總線控制器用于采集飛行過程中高精度的位置和姿態(tài)信息,為攜帶“土特產(chǎn)”的返回器以打水漂的方式返回地球提供數(shù)據(jù)支撐。
539廠為探測器配套27臺(tái)套產(chǎn)品和9個(gè)FPGA配置項(xiàng)。具體來說,為上升器配套上升器X頻段測控子系統(tǒng),為返回器配套S頻段應(yīng)答機(jī),為軌道器配套了軌道器X頻段應(yīng)答機(jī)。這些產(chǎn)品幫助“嫦五”實(shí)現(xiàn)各種工作模式下的探測器和地面站之間的測控通信,助力實(shí)現(xiàn)首次在月球表面自動(dòng)采樣、月面起飛和月球軌道無人對接等功能。其中,返回器S頻段應(yīng)答機(jī)作為“嫦五”采樣返回路上的唯一測控通信工具,為“嫦五”再入返回地球保駕護(hù)航。
539廠還為上升器、著陸器和軌道器配套推進(jìn)線路盒及相關(guān)FPGA軟件。推進(jìn)系統(tǒng)就像人的骨骼和肌肉,軌道器、著陸器、上升器推進(jìn)線路盒就像人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),其中,上升器推進(jìn)線路盒能夠準(zhǔn)確地控制推進(jìn)分系統(tǒng)各種閥門開關(guān)操作,控制3000牛發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)上升器月面上升,并與軌道器在月球軌道實(shí)現(xiàn)交匯對接。此外,該廠還配套推進(jìn)艙綜合管理單元,這是軌道器綜合電子分系統(tǒng)的重要組成單機(jī)。
693廠研制生產(chǎn)的低磁性矩形電連接器、軌返分離信號(hào)裝置、快速斷接器等明星產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于“嫦五”中。低磁性矩形電連接器用于信號(hào)傳輸系統(tǒng),能迅速精準(zhǔn)地使儀器之間得以電路導(dǎo)通;安裝在返回器和軌道器上的軌返分離信號(hào)裝置,用于判斷兩器之間是否成功分離;快速斷接器用于軌道器和著陸器之間,插頭與插座之間通過鎖緊套、鋼球、阻擋片等機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連接與二次鎖緊,能夠使兩器快速對接和分離,確保各設(shè)備之間無障礙連接。
773所為“嫦五”配套高可靠射頻同軸電纜組件,該產(chǎn)品主要用于軌道器。宇航用射頻電纜組件可實(shí)現(xiàn)航天器信號(hào)傳輸鏈路的不同系統(tǒng)設(shè)備接口間阻抗匹配和高頻微波能量傳輸,對于整個(gè)通信系統(tǒng)起到連接紐帶作用,是微波通信系統(tǒng)不可缺少的精密器件。
作為國內(nèi)宇航微波器件研制配套核心單位,773所已為中國北斗等60余個(gè)衛(wèi)星型號(hào)交付超過4000根射頻電纜組件正樣產(chǎn)品,在軌運(yùn)行超過2500根,是國產(chǎn)射頻電纜組件交付數(shù)量、在軌數(shù)量、應(yīng)用型號(hào)最多的單位之一。
微波開關(guān)是航天器有效載荷中的核心產(chǎn)品,7107廠為“嫦五”配套的2臺(tái)微波開關(guān)應(yīng)用于著陸器測速測距分系統(tǒng)中,用于切換著陸器的飛行速度,從而控制與月球表面的距離,助力在月球表面實(shí)現(xiàn)軟著陸。2020年,該廠生產(chǎn)的微波開關(guān)共20余種規(guī)格總計(jì)688臺(tái)產(chǎn)品,在衛(wèi)星導(dǎo)航、深空探測、載人航天等50多顆航天器中得到批量在軌應(yīng)用,產(chǎn)品在軌穩(wěn)定可靠。
在千難萬險(xiǎn)的奔月之旅中,眾多航天電子產(chǎn)品為“嫦五”保駕護(hù)航。
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在海南文昌,身強(qiáng)體壯的“胖五”拔地而起,帶著嫦娥五號(hào)探測器飛向遠(yuǎn)在38萬公里外的月球,執(zhí)行中國首次無人月球采樣返回任務(wù)。2020年12月17日,嫦娥五號(hào)返回器成功著陸地球,探月工程“繞、落、回”三步走的收官之戰(zhàn)圓滿完成。
在此次“嫦五”九天攬?jiān)轮弥校教炜萍技瘓F(tuán)九院(以下簡稱九院)全方位參與此次任務(wù),提供了大量高質(zhì)量、高可靠的航天電子產(chǎn)品。
作為中國當(dāng)前研制的最為復(fù)雜的探測器,“嫦五”的采樣、起飛上升、交會(huì)對接等環(huán)節(jié)是此次任務(wù)最主要的挑戰(zhàn)。在整個(gè)任務(wù)持續(xù)的20余天里,為了保障探測器高質(zhì)量完成月面采樣、月表起飛、月球軌道交會(huì)對接和樣品轉(zhuǎn)移等一系列高難度動(dòng)作,九院各單位迎難而上。
“嫦五”由軌道器、返回器、著陸器、上升器四部分組成。771所為上升器、返回器綜合管理單元配套CPU模塊。上升器、返回器數(shù)管分系統(tǒng)的綜合管理單元可實(shí)現(xiàn)星地通信、飛行過程中各設(shè)備的健康監(jiān)測和任務(wù)執(zhí)行管理、月面再發(fā)射、樣品返回等重要功能,其核心部件CPU模塊相當(dāng)于“大腦”,是上升器、返回器的控制源頭,負(fù)責(zé)控制各相關(guān)模塊,使其正常運(yùn)轉(zhuǎn),主要承擔(dān)著測控應(yīng)答機(jī)接收并執(zhí)行地面發(fā)送的所有遙控直接指令;完成遙測數(shù)據(jù)的采集和遙控間接指令的分配,以及加熱回路控制驅(qū)動(dòng);提供星上基準(zhǔn)時(shí)間,采集各類遙測數(shù)據(jù)組幀下行等功能。
825廠為“嫦五”配套8個(gè)系列,20個(gè)規(guī)格,83只/套產(chǎn)品。其中YF17-36、YF8-94是專門量身定制的兩款分離脫落電連接器,創(chuàng)新多項(xiàng)技術(shù)。YF17-36芯產(chǎn)品體積小、重量輕,插座重量不超過50克。產(chǎn)品中的運(yùn)動(dòng)核心機(jī)構(gòu)首次采用真空鍍膜工藝技術(shù),該技術(shù)讓運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)穿上一個(gè)光滑“外衣”,該“外衣”既抗寒又耐熱,而且抗腐蝕性極強(qiáng),不易老化,有它加身,有效降低了金屬面間的摩擦系數(shù),防止冷焊效應(yīng)的發(fā)生。作為新制的一款高、低頻混裝的高真空產(chǎn)品,YF8-94芯產(chǎn)品在“嫦五”首次成功應(yīng)用。在體積和重量基本保持不變的情況下,825廠將產(chǎn)品接觸件增加30%,確保信號(hào)功率增大,在保留低頻信號(hào)傳輸功能的基礎(chǔ)上,首次增加了高頻信號(hào)傳輸功能,使產(chǎn)品傳輸信號(hào)種類更多。
13所激光導(dǎo)航公司和時(shí)代光電公司為“嫦五”提供關(guān)鍵的慣性導(dǎo)航產(chǎn)品。激光導(dǎo)航公司為“嫦五”研制的激光慣組能夠?yàn)樘綔y器月面著陸、月面起飛、交會(huì)對接、攜帶樣本高速再入返回地球等各項(xiàng)操作提供實(shí)時(shí)、連續(xù)的姿態(tài)速度位置信息。據(jù)悉,該配套的激光慣組分別作為著陸上升組合體和返回器主份慣導(dǎo),全過程參與任務(wù),能夠?yàn)橹懮仙M合體精準(zhǔn)落月,上升器與軌道艙精準(zhǔn)對接,返回器高速返回精準(zhǔn)著陸提供高精度導(dǎo)航信息,性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。
時(shí)代光電公司的兩臺(tái)光纖慣組分別安裝于探測器的著陸上升組合體和返回器中。其中,著陸上升組合體光纖慣組主要用于測量載體相對于慣性空間的角速度和加速度,全程參與中國史上首次月面起飛及月球臨近空間的交會(huì)對接任務(wù);返回器光纖慣組全程參與返回器高速再入地球大氣時(shí)的慣導(dǎo)解算,助力返回器精準(zhǔn)落地和回收。
772所為“嫦五”提供以1553B總線、抗輻射轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)和接口、54AC系列、專用ASIC為代表的13款259只高可靠宇航集成電路,全程參與“嫦五”繞、落、回、挖土的實(shí)施過程,為順利完成任務(wù)提供硬核支撐。
在軌道修正、近月制動(dòng)過程中,772所為軌道器配套抗輻射1553B總線、16位冗余驅(qū)動(dòng)器等多款高可靠宇航用集成電路,為測定探測器實(shí)際飛行軌道與設(shè)計(jì)軌道之間的偏差和高速飛行的探測器在靠近月球時(shí)實(shí)施“剎車”制動(dòng)提供有力保障。
在精準(zhǔn)軟著、鉆取表取過程中,該所為著陸器避障系統(tǒng)、GNC等配套抗輻射1553B總線、抗輻射轉(zhuǎn)換器、接口驅(qū)動(dòng)器共計(jì)60余只抗輻照集成電路,為著陸器快速避障、軟著月面、自動(dòng)采樣等提供高可靠數(shù)據(jù)傳輸、高精度數(shù)據(jù)采集和高穩(wěn)定指令執(zhí)行。
在地外起飛、交會(huì)接力過程中,772所為上升器“大腦”黨中央控制計(jì)算機(jī)、“眼睛”星敏感器、對接微波雷達(dá)等多臺(tái)套設(shè)備配套高精度AD/DA轉(zhuǎn)換器、54AC系列電路、星敏感器專用ASIC等30余只抗輻照集成電路,為中國首次地外天體起飛和首次環(huán)月交會(huì)對接助力。
在環(huán)抱月壤、滿載而歸過程中,772所為返回器中慣性測量系統(tǒng)配套的高精度AD轉(zhuǎn)換器和DA轉(zhuǎn)換器以及1553B總線控制器用于采集飛行過程中高精度的位置和姿態(tài)信息,為攜帶“土特產(chǎn)”的返回器以打水漂的方式返回地球提供數(shù)據(jù)支撐。
539廠為探測器配套27臺(tái)套產(chǎn)品和9個(gè)FPGA配置項(xiàng)。具體來說,為上升器配套上升器X頻段測控子系統(tǒng),為返回器配套S頻段應(yīng)答機(jī),為軌道器配套了軌道器X頻段應(yīng)答機(jī)。這些產(chǎn)品幫助“嫦五”實(shí)現(xiàn)各種工作模式下的探測器和地面站之間的測控通信,助力實(shí)現(xiàn)首次在月球表面自動(dòng)采樣、月面起飛和月球軌道無人對接等功能。其中,返回器S頻段應(yīng)答機(jī)作為“嫦五”采樣返回路上的唯一測控通信工具,為“嫦五”再入返回地球保駕護(hù)航。
539廠還為上升器、著陸器和軌道器配套推進(jìn)線路盒及相關(guān)FPGA軟件。推進(jìn)系統(tǒng)就像人的骨骼和肌肉,軌道器、著陸器、上升器推進(jìn)線路盒就像人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),其中,上升器推進(jìn)線路盒能夠準(zhǔn)確地控制推進(jìn)分系統(tǒng)各種閥門開關(guān)操作,控制3000牛發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)上升器月面上升,并與軌道器在月球軌道實(shí)現(xiàn)交匯對接。此外,該廠還配套推進(jìn)艙綜合管理單元,這是軌道器綜合電子分系統(tǒng)的重要組成單機(jī)。
693廠研制生產(chǎn)的低磁性矩形電連接器、軌返分離信號(hào)裝置、快速斷接器等明星產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于“嫦五”中。低磁性矩形電連接器用于信號(hào)傳輸系統(tǒng),能迅速精準(zhǔn)地使儀器之間得以電路導(dǎo)通;安裝在返回器和軌道器上的軌返分離信號(hào)裝置,用于判斷兩器之間是否成功分離;快速斷接器用于軌道器和著陸器之間,插頭與插座之間通過鎖緊套、鋼球、阻擋片等機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連接與二次鎖緊,能夠使兩器快速對接和分離,確保各設(shè)備之間無障礙連接。
773所為“嫦五”配套高可靠射頻同軸電纜組件,該產(chǎn)品主要用于軌道器。宇航用射頻電纜組件可實(shí)現(xiàn)航天器信號(hào)傳輸鏈路的不同系統(tǒng)設(shè)備接口間阻抗匹配和高頻微波能量傳輸,對于整個(gè)通信系統(tǒng)起到連接紐帶作用,是微波通信系統(tǒng)不可缺少的精密器件。
作為國內(nèi)宇航微波器件研制配套核心單位,773所已為中國北斗等60余個(gè)衛(wèi)星型號(hào)交付超過4000根射頻電纜組件正樣產(chǎn)品,在軌運(yùn)行超過2500根,是國產(chǎn)射頻電纜組件交付數(shù)量、在軌數(shù)量、應(yīng)用型號(hào)最多的單位之一。
微波開關(guān)是航天器有效載荷中的核心產(chǎn)品,7107廠為“嫦五”配套的2臺(tái)微波開關(guān)應(yīng)用于著陸器測速測距分系統(tǒng)中,用于切換著陸器的飛行速度,從而控制與月球表面的距離,助力在月球表面實(shí)現(xiàn)軟著陸。2020年,該廠生產(chǎn)的微波開關(guān)共20余種規(guī)格總計(jì)688臺(tái)產(chǎn)品,在衛(wèi)星導(dǎo)航、深空探測、載人航天等50多顆航天器中得到批量在軌應(yīng)用,產(chǎn)品在軌穩(wěn)定可靠。
在千難萬險(xiǎn)的奔月之旅中,眾多航天電子產(chǎn)品為“嫦五”保駕護(hù)航。