作為我國載人航天工程任務中的一支重要力量，航天科技集團五院西安分院（以下簡稱西安分院）從神舟一号開始投身載人航天工程，在我國曆次載人航天工程任務中承擔了系統控制器、多功能顯示器、儀表軟件、天線網絡、中繼終端等關鍵産品的研制任務。

從1992年我國載人航天工程任務啟動到2022年，在30年的時間裡，西安分院載人航天任務團隊始終踐行着“特别能吃苦、特别能戰鬥、特别能攻關、特别能奉獻”的載人航天精神，用青春譜寫奮鬥華章，為我國載人航天工程任務的順利實施貢獻了力量。

載人團隊合影 劉雪傑 攝

載人研制團隊 郭立平 攝

載人飛天的“曙光”

在航天科技集團五院成立之初，首任院長錢學森就提出了對我國載人航天發展規劃進行研究的建議。五院組建了相應機構，開展了系統方案和載人航天技術的預先研究。西安分院的前身504所就是最早投身這一工作的科研單位之一。

1968年年初，504所領導成立了以老一代專家鞠德航、潘華江、黎孝純、鄒榮華等為技術骨幹的曙光飛船無線電系統總體組和各相應的分機組。為尋求曙光飛船短波環球通信方案可行性的實驗依據，504所還負責研制了其他設備。

由于載人航天工程是一個結構龐大、技術複雜的系統工程，而當時我國的經濟基礎較薄弱，工業制造及相關的工藝水平低，曙光飛船任務最終封存。但是，當時研究工作已經取得了不少成果，為我國實施載人航天工程做了理論上、技術上的初步準備。

步步為營 從未缺席

從神舟一号飛船任務開始，西安分院相繼承擔了系統控制器與多功能顯示器以及天線網絡的研制任務，随後又從神舟六号開始承擔了中繼終端的研制任務。從“随船秘書”儀表控制器應用軟件到“信号樞紐”天線網絡再到建立“太空天路”的中繼終端，西安分院從未缺席。

堅持不懈成就“随船秘書”。1992年，載人航天工程正式批準實施。西安分院載人航天任務團隊接到的第一個任務就是研制飛船的“随船秘書”——系統控制器與多功能顯示器。它們的組合将建立航天員與飛船互動的人機界面，通過無人驗證，到最終載人飛行時直接輔助航天員完成空間試驗、出艙、對接等飛船任務，是一個起點高、技術難度大、涉及多學科的綜合電子應用系統。西安分院從研制飛船儀表設備開始踏上飛船研制之路。

早期系統控制器和多功能顯示器研制現場 五院西安分院供圖

系統控制器是應用于載人航天多功能智能儀表系統的重要組成，是連接多個分系統的重要設備。留給第一台原理樣機研制的時間隻有4個月，一批年輕的設計師們開始加班加點攻關。他們為了尋找最佳方案，設計了多個版本的軟件系統；為了實現高可靠性，不斷開展對比試驗;為了滿足數據的實時性和人機功效，在短時間内完成兩輪産品疊代升級。

1996年-1999年，西安分院為神舟一号飛船專門研制了能監測儀表性能的自動頁面切換的軟件，并在多功能顯示器中運行。通過傳回地面的視頻圖像和返回地面後設備的測試表明，神舟一号試驗飛船上系統控制器與多功能顯示器工作正常，首次飛行取得了圓滿成功。随後，從神舟一号到神舟四号，西安分院為神舟飛船研制了飛船儀表與照明分系統、測控與通信分系統、數據傳輸分系統中的多個産品經過4次飛行試驗，均工作正常。

2003年，神舟五号飛船要實現首次載人飛行，西安分院研制的“随船秘書”要真正和航天員一起執行任務。整個飛船系統高度重視航天員在執行任務期間的生命安全，對産品的安全性、可靠性提出了近乎苛刻的要求。為了保證系統控制器與多功能顯示器軟件的可靠性，顯示的每一個數據都要準确無誤。為給航天員提供更友善的人機界面，設計師們克服非典疫情影響，迎難而上，按照更為嚴格的要求對軟件進行了細緻的優化測試和聯試工作。

從首次載人的神舟五号飛船，到航天員由一人變為三人的神舟七号，再到天宮一号、天宮二号，包括軟件在軌更新、漢字輸入法、自主應急返回等多項關鍵技術不斷“加碼”……每一次，他們不僅圓滿完成了任務，更是積累了空間大容量信息處理、嵌入式顯示、軟件自主更新等研制經驗。

孜孜以求打造“信号樞紐”。1994年年初，西安分院收到了神舟一号飛船三個關鍵項目的研制技術要求，這三個關鍵項目，其中之一就是返回艙内的天線網絡。

天線網絡是屬于測控與通信分系統中連接應答機和天線的關鍵産品，是飛船上的一個小型信号轉發器。個頭小，但本領大，它負責在測控接收機、發射機與測控天線之間架起一座信号往來的橋梁，這座橋梁擔負着将有效信号送達目的地的重任。當問天實驗艙接收到地面的通信信号或測控指令信号時，天線網絡會将其進行分類、分通道傳輸到應答機。反之，也會把來自應答機不同通道的各類信号彙總後送往對地天線，通過天線發出後送達地面。

研制天線網絡的困難在于飛船的特殊應用。首先，系統對艙内設備體積要求十分苛刻。其次，要求網絡在飛船着陸後可以通過船體着陸後的姿态選擇朝向地面上方的天線接通，這樣才能有效傳遞通信、求救、定位等信号，否則将可能失聯，危及航天員生命安全。西安分院研制人員為此确定了介質雙工設計方案，将體積縮小到常規産品結構的1/4。為了能使這項新技術在飛船上成為航天員的可靠保障，天線網絡伴随着無數次設計和驗證的循環往複，直到結果完全滿足要求。

随着載人航天工程任務的推進，西安分院研制團隊持續提升天線網絡性能，确保任務需要。從神舟一号任務開始，包括神舟系列載人飛船、天舟系列貨運飛船及當前的空間站任務在内，西安分院承擔了測控與通信分系統中所有天線網絡的研制任務。

精益求精鑄就天基測控。神舟一号到神舟五号，對于神舟飛船的測控主要是通過地面測控站進行。當神舟飛船飛出國境範圍時，地面無法全程實時掌握飛船的飛行狀況和航天員的工作狀态，航天員的安全和體驗感也無法很好滿足。2003年年底，載人航天工程總體提出，需要在新的神舟六号飛船上增加數據傳輸系統。這個全新搭載設備的研制任務，又一次落在了西安分院身上。

研制隊伍為保障飛船飛到境外上空還能提供航天員與地面的通話功能，克服多種困難，通過通力協作，神舟六号數傳終端及天線設備第一套正樣狀态硬軟件産品最終于2005年10月随飛船完成搭載測試任務。随後的2008年8月，西安分院研制的第二套數據傳送系統也交付神舟七号，完成了與艙外服的匹配聯試。設備各項功能正常，傳輸艙外服各項數據正确，順利通過在軌試驗。

2008年4月25日，我國首顆中繼衛星天鍊一号衛星成功發射，西安分院在其中承擔了全部有效載荷的研制任務。2008年9月底，西安分院研制的神舟七号飛船中繼終端正式亮相，與天鍊一号衛星實現“太空握手”，開創了我國天基測控的新局面。西安分院研制的中繼用戶終端，是我國首套天基測控通信系統，也是西安分院第一代天基測控産品，性能指标達到了國際先進水平。這也标志着我國成為世界上為數不多掌握天基測控系統關鍵技術的國家，推動了我國飛行器天基測控通信系統研制、實施的步伐。

此後，西安分院載人航天任務團隊為載人航天的每艘飛船和每個目标飛行器、空間站艙段都配備了中繼終端系統并推動産品升級換代，實現了多次技術飛躍。從天地通話到航天員太空授課，從交會對接任務到執行天舟一号“太空加油”任務以及航天員出艙活動，中繼終端的應用使我國的天基測控通信得以成為現實，在太空中搭建了地面與衛星、衛星與飛船之間的“天路”。

載人研制團隊 薛飛 攝

築夢天宮 閃耀蒼穹

在空間站在軌建造任務階段，項目任務主要包括空間站天和核心艙、問天與夢天實驗艙以及載人飛船和貨運飛船。

在目前正在實施的空間站建造任務中，西安分院為所有艙段、飛船研制了中繼終端、天線網絡、儀表計算機應用軟件等産品。通過中繼終端搭建的天基測控通信系統，可以同時實現對天舟、神舟、實驗艙和核心艙的“遠程駕駛”，對整個空間站的飛行器同時進行通信測控，所建立的星間鍊路可以實時向地面傳輸交會對接畫面等數據，并為太空交會對接全程提供通信鍊路保障。西安分院研制全部有效載荷的第二代中繼衛星天鍊二号作為“太空基站”連接地面與空間站，可以實現地面站與地基測控不可見用戶的建鍊，完成兩者間的信息傳輸。随着天鍊中繼衛星系統的成熟，當前已經建成了全天候、全球覆蓋的天基測控網絡，長時間不間斷、穩定可靠的天地通話已成為現實，可以進一步提高測控通信覆蓋率和效果，進一步夯實空間站的信息“生命線”。通過地面站可以不留死角地全盤掌控飛船以及空間站的狀态，這對整個空間站的建設和維護具有非常重要的意義。(王希曦)

來源： 光明網

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