光明日報記者 詹媛

　　10月31日，中國空間站基本構型的最後一塊大“拚圖”——夢天實驗艙從(cong) 文昌航天發射場升空，中國人的太空“家園”，在軌建造完成。“太空建家”，眾(zhong) 多自主創新的先進器件和設備發揮了重要作用。

　　1.“鷹眼鏢師”為(wei) 火箭護航

　　“鷹眼鏢師”,中國航天科工二院23所在文昌航天發射場有兩(liang) 部固定式脈衝(chong) 測量雷達，為(wei) 夢天實驗艙保駕護航。自“太空快遞”衝(chong) 天而起，這兩(liang) 部雷達就像鷹眼一樣，火箭飛到哪兒(er) ，它們(men) 就“看”到哪兒(er) ，火箭飛得穩不穩，有沒有“跑偏”，全靠它們(men) “報信兒(er) ”。

　　在火箭發射上升段，這兩(liang) 部雷達為(wei) 文昌航天發射場指控中心，實時提供火箭的距離、方位、俯仰等信息，從(cong) 而讓指控中心掌握火箭上升段運行狀態，為(wei) 安全控製係統提供重要信息——一旦火箭飛行出現偏移軌道的狀況，立刻就能被發現。同時，這兩(liang) 部雷達也為(wei) 其他設備提供引導信息，它們(men) 的高精度觀測會(hui) 一直“盯”著火箭帶著夢天實驗艙，順利飛上大氣層。

　　文昌航天發射場位於(yu) 熱帶，常年濕熱多雨，台風影響頻繁，對雷達設備穩定性也提出新的要求。為(wei) 了確保發射任務成功，該所對這兩(liang) 部雷達的要求是“零故障”。作為(wei) 該所部署在祖國最南端的固定式雷達產(chan) 品，這兩(liang) 部雷達開創了該所雷達設備在熱帶海島環境長期工作的先河。雷達設計時對產(chan) 品環境適應性進行了充分考慮，盡可能簡化室外裝備，對室外機箱進行封閉式設計，選擇防腐蝕、防潮性能好的部件，最大程度提高裝備環境適應性，提高產(chan) 品可靠性。

　　正因如此，這兩(liang) 個(ge) “鷹眼鏢師”，經曆了多次考驗，次次不辱使命——2016年，它們(men) 保障“長征七號”和“長征五號”首飛，被西昌衛星發射中心評價(jia) 為(wei) “在兩(liang) 型火箭首飛期間，穩妥可靠，萬(wan) 無一失，實現了關(guan) 鍵時段零故障的目標”。從(cong) 2016年到2022年，天問、嫦娥、天舟、天和、問天、夢天，這兩(liang) 部雷達始終“零故障”，圓滿完成各項任務保障工作，一次次護航長征家族的“快遞員”平安奔赴太空。

　　2.微波雷達牽起“太空紅線”

　　夢天實驗艙與(yu) 空間站組合體(ti) 成功交會(hui) 對接，中國航天科工二院25所自主研發的微波雷達再次牽起“太空紅線”，成功導引實現對接，九天之上再現中國精度！

　　微波雷達是空間站交會(hui) 對接過程中的關(guan) 鍵測量敏感器，承擔著中遠距離航天器間距離、速度、角度等相對運動參數的精確測量任務。遠距離捕獲、穩定跟蹤、精準導引、可靠通信全依賴這個(ge) “靠譜紅娘”引導。

　　微波雷達由雷達主機和應答機兩(liang) 部分組成，分別安裝在交會(hui) 對接的兩(liang) 個(ge) 航天器上，兩(liang) 者就像是電話的兩(liang) 端，通過微波實現相互“問答”，傳(chuan) 遞相互的位置、姿態信息，“牽引”航天器從(cong) 相遇到相連，直至完成交會(hui) 對接。此次任務中，安裝在夢天實驗艙上的微波雷達在兩(liang) 個(ge) 航天器相距約100公裏處開機，迅速與(yu) 安裝在天和核心艙上的應答機建立穩定鏈路，並持續輸出高精度測量數據，保證對接全過程穩定可靠。

　　這個(ge) “靠譜紅娘”，很不簡單，自它在“天宮一號”與(yu) “神舟八號”交會(hui) 對接任務中首次亮相以來，20多年間，在載人航天任務中，先後經曆了11次交會(hui) 對接，保持了屢戰屢勝的光榮記錄，用高精度的產(chan) 品性能和高可靠的質量，完美助力載人航天任務順利開展，以穩定可靠的優(you) 異表現為(wei) 空間站建設提供了技術支撐。

　　3.氫原子鍾提供高精度時間頻率

　　在夢天實驗艙發射任務中，中國航天科工二院203所研發的空間主動型氫原子鍾、頻率比對器首次進入空間站執行實驗任務，為(wei) 構建空間站高精度時間頻率基準發揮了重要作用。

　　在此次任務中，203所研製的空間主動型氫原子鍾裝載於(yu) 夢天實驗艙高精度時頻櫃中，是時頻櫃係統中的核心載荷,具有優(you) 秀的中短期頻率穩定度，在滿足小型化的前提下，其技術指標為(wei) 國內(nei) 最高。它為(wei) 空間時間頻率係統提供基礎時間頻率信號，為(wei) 小型化的主動型氫鍾在衛星平台上的應用打下堅實的基礎。

　　什麽(me) 是原子鍾呢？它是世界上已知最精確的時間測量和頻率標準，也是國際時間和頻率轉換的基準。它利用原子核外電子的軌道發生變化時，會(hui) 吸收或釋放恒定頻率的電磁波這一工作原理，提取這個(ge) 振蕩頻率，轉化為(wei) 日常所熟知的秒信號，作為(wei) 衡量時間的“尺”。這把“尺”非同一般——原子的振蕩頻率非常快，如果和單擺比較，單擺幾秒鍾擺動一下，而原子產(chan) 生的電磁振蕩，一秒鍾就要擺動10億(yi) 次。

　　要知道，原子鍾的準確度，大大超過了機械手表、石英鍾，這個(ge) 差距能有多大呢？平均來看，機械手表一個(ge) 小時就會(hui) 偏差一秒，石英鍾差不多需要270年會(hui) 偏差1秒，而原子鍾偏差一秒則需要3000萬(wan) 年。如果給地球上最後一隻霸王龍一台原子鍾，那麽(me) 到2022年的今天，這台原子鍾僅(jin) 僅(jin) 隻會(hui) 出現2秒的偏差。

　　用如此精細的“尺”來衡量時間，測量精度能不高嗎？

　　在這一次的任務中，203所還研發了另外一台核心設備——頻率比對器，它負責對時頻實驗櫃係統內(nei) 各原子鍾的性能進行測試和評估，並為(wei) 其他載荷傳(chuan) 遞超高精度的時間頻率信號。這一次，它的核心元器件可是首次采用國產(chan) 元器件，通過機、電、熱的設計改進，既可靠又安全。

　　夢天實驗艙在軌運行後，203所研發的主動型氫原子鍾和頻率比對器，將極大地提高我國太空實驗室在時間頻率方麵的研究成效。

　　4.聲表麵波濾波器濾除幹擾信號

　　在夢天實驗艙的旅程中，有一些像“綠豆”一樣大的元器件在通信係統、交會(hui) 對接係統以及導航係統等方麵發揮作用，它們(men) 的職責是保障試驗艙通信、導航等關(guan) 鍵部位的順利運行，讓太空的聲音清晰傳(chuan) 回地球。

　　作為(wei) 航天器各分係統的關(guan) 鍵元器件，中國航天科工二院23所微電公司研製的多款聲表麵波濾波器應用於(yu) 夢天實驗艙中的通信係統、交會(hui) 對接係統以及導航係統等。

　　在太空中，電磁環境比較複雜，如果通信受到幹擾，就像電話有雜音，聽起來不舒服，還耽誤事兒(er) 。而聲表麵波濾波器的作用是把宇宙中的雜波信號、諧波還有一些鏡像信息等“多餘(yu) 物”過濾掉，像“濾網”一樣，讓信號更加幹淨，更加流暢。

　　夢天實驗艙使用的聲表麵波濾波器覆蓋了多個(ge) 波段，器件靈敏度高、損耗小、體(ti) 積小，有些就像“綠豆”那麽(me) 大，但是它們(men) 為(wei) 整機性能提升優(you) 化提供了強有力的支撐。

　　為(wei) 了更好濾除無用的信號幹擾，確保與(yu) 地麵中心的信號暢通，研發團隊對每一個(ge) 濾波器精雕細琢——聲表麵波濾波器的最細線條僅(jin) 有0.3μm，相當於(yu) 頭發絲(si) 直徑的1/200，操作需要在顯微鏡下進行。每一個(ge) 合格的高可靠性聲表麵波淲波器，都要在高倍顯微鏡下“過關(guan) 斬將”。其加工環境也要求很苛刻，在百級超淨車間中，每批產(chan) 品至少經曆3次超聲波或等離子清洗，充分保證元器件的可靠性。所有的聲表麵波濾波器都通過宇航級的高可靠性能試驗，能充分適應發射階段的巨大加速度、環境應力迅速變化、劇烈振動和衝(chong) 擊，並能在外太空失重和強輻射等極端環境中，為(wei) 相關(guan) 任務保駕護航。