打造中国自己的“千里眼”

  • 来源:通信产业报
  • 关键字:技术,交通,难度
  • 发布时间:2019-10-19 07:53

  上世纪70年代,我国的通信技术还比较落后,从北京播放的新闻联播节目,要用飞机把录像带送到乌鲁木齐播放,在时间上差了数小时。国家启动了卫星通信工程,目的是解决边远地区的通信。我有幸参加了这项代号为331的工程,其任务是负责试制跟踪接收机(简称跟踪机),让地面站15米口径的抛物面天线自动跟踪并对准卫星。我们与某研究所合作,共同完成产品的设计与试制,由于制造厂处在黔南山沟,交通不便,但凭着对三线建设的满腔热忱,克服了无数险阻,圆满地完成了跟踪卫星的任务。

  山沟里攒“天眼”

  卫星做为空间中转站,能让地面上两个距离较远的地方实现信息联络。但远在高空3.6万公里的卫星,人眼难见,它每昼夜相对地面有个“8”字形的缓慢漂移,从而让地面天线无法对准,人们设计了天线自动跟踪卫星的系统,系统由天线(眼睛)——跟踪机(大脑)——马达(腿)三部分组成,天线像人的眼睛,当它“看到”卫星后,把信息反馈给大脑跟踪机,跟踪机根据天线看到的卫星位置指挥马达推动天线对准卫星。

  跟踪机是实现自动对准卫星的核心设备,与雷达不同的是,由于天线重达20多吨,它只适用于跟踪慢漂移的目标,技术上涉及微波、射频、直流驱动设计,故有相当难度。

  齐心协力,尽速完成配套器材。因联络不便,山沟里元器件配套难度大,现在利用互联网一周能订上的货,当时一年都未必订到,整机器件迟迟供应不上。厂里决定采用设计与采购人员两结合的办法来解决。让技术员参与订货,结果迅速采购到了大量器件。试制高峰期间,采购部门还安排专员、专车在基地内部协调,保证缺料供应。

  创新与改进,让复杂变得简单。锁相环的噪声带宽是影响卫星跟踪的关键参数,它的测量也变得至关重要。研究所里用的是外国进口仪器,回厂后,测量这项指标变成大难题。大家按主席说的“精通的目的全在于应用”来做,经理论推导与分析后认为,进口仪器也可用普通国产电压表代替,攻克了测试难关。

  有个前置高频放大器,调试费时,经分析原因在于放大器级间耦合不足,作大胆改进后,可在数分钟内完成调试。试制就是克服消极“等、靠、要”的懒惰思想,用“改代、变通、创新”的进取精神来冲破层层难关,此后,试制线上不断传来试验成功的捷报,1978年便完成乌鲁木齐站跟踪设备的生产。

  “稳准快”,只欠东风

  跟踪机共有两大机柜,于1982年8月与其他通信设备一起,由专人乘火车专厢,从都匀市押往乌鲁木齐。

  良好的自动控制系统通常体现在三个字上:稳、准、快。以本系统为例,要求天线跟踪卫星时必须稳定运转,不可摇晃;天线对准卫星时其偏差应控制在规定的范围内;跟踪过程中天线必须动作利索。三个字落实到调试中务须做到捕捉时间要短,为此,“三老四严,精益求精”成了我们的座右铭,在高标准严要求下,设备中各项指标大都被我们成功超越,如某跟踪参数规定应小于1/3,我们调到几乎为0。如此的系统应有出色的跟踪性能,万事俱备,只欠卫星上天这个东风了。

  “抓住了”

  在太空空间中有这样一颗卫星,运行在高度为6480公里的大椭圆轨道上。而在这个轨道上,卫星是无法与地球同步的,它如一匹脱缰的野马在空中乱串。从地面看,它就像一架飞机快速掠过。想让重达几十吨的天线去跟踪“飞机”,不是本系统的设计初衷,一句话,这种卫星无法跟踪。但没想到一次意外的、戏剧性的试验让人们感受到了这套系统不一般的魅力。

  一天,北京指挥中心传来计算数据,称这颗卫星将于某日某时在乌市上空某位短暂出现,希望地面站尽可能利用这个机会,来验证自身的跟踪能力。全体跟踪人员决定试跟踪这颗失控的卫星,那天黄昏,在指定的时刻,我们让天线按数据对准天空中卫星必经位置,迎接“飞机”的到来,现场气氛凝重,观众顾虑重重,首先是茫茫太空的这颗卫星,到底能否能按计算的数据进入我们的搜索范围,实难预测,其次,即使进入范围,天线能否罩住卫星?

  大家屏住呼吸,机房里只有跟踪机的一个表头指针,在一丝不苟地扫描太空信号,规定的时刻到了,1、2、3……过了15秒还没动静,焦急的人正要说点什么,突然,跟踪机扫描指针戛然停止,设备上显示卫星已被捕捉的绿色指示灯点亮,有人高叫“抓住了!”全场惊动,接着,跟踪马达发出不同于平时的激烈吼叫,原来,因卫星速度太快,大型天線在跟踪机的控制下,死死“咬住”卫星不放,只见重型天线在空中健步如飞,马达为确保推力到位,自动进入高速旋转,超负荷压得它“呜呜呜”仰天高歌,一种誓不“松口”的顽强着实催人泪下,就是我们这些摸透机器习性的工作人员,也没想到此时设备竞有如此“奋不顾身”的表现,整个自动跟踪长达一分钟,直至卫星从地平线上消失。

  面对如此突兀的惊人一幕,有人为系统竖起了大拇指,还有人激动地落下了眼泪,我们还惊魂未定,便迎来了一片掌声。这掌声像是在肯定,场上一分钟,场下几年功,耕耘必有回报,努力终修正果!这掌声像是在鼓励,“稳准快”足显过硬本领,“血汗泪”练就真实功夫!一位领导意味深长地总结:“如果卫星是一次发射到位,就不可能有这次意外试验,跟踪系统的优越性也许难以体现。

  疾风知劲草!几十秒的时间虽短,但展示了系统快速响应的能力,从而证实了系统的设计是成功、可靠的!”省军区地面站一位总工程师的话更加深入且扣人心弦:“这次试验完全是一场真正的实战应用,它不但检验了地面站出色的跟踪性能,请注意,也检验了卫星自身的工作能力。试验虽属意外,但它为我们带来的惊喜也是意外的!”掌声又一次雷动,人们的脸上全挂上自信的微笑。

  1984年4月16日,第二颗通信卫星成功定点于东经125度赤道上空。跟踪机顺利与卫星配合,完成了天线自动跟踪卫星的光荣使命。

  为明天

  我们试制的是一只捕捉卫星的千里天眼,前后花了8年时间,由于一些不可抗拒的因素,真正用于试制的时间不到两年。对于一批新手,这个试制速度是较快且值得讴歌。简要总结成功的三点体会:1.信念有坚不可摧的力量。当大家把工作看成是与敌人争时间抢速度时,自然积极主动,办法多多。当遇到困难时常用“愚公移山”精神要求自己,相信问题解决一个少一个。2.精神海拔营造了无私奉献的良好环境。不搞物质刺激、不计报酬,自愿加班蔚然成风,大大加快了试制进度。3.动手实干才能创造机会。工作中,动手越多,经验越多,机会越大。

  正是凭当年过硬的思想与本领,让天线跟踪卫星这个科研项目在山沟沟里结下了丰硕的果实,从而圆了大家的强军报国梦。最后让我以一阙词“浪淘沙 为了明天”来结束对当年峥嵘岁月的回忆:

  澎湃赴黔南,爱赠丛山。银锄落地谱新篇。雨汗挥洒征峻岭,三线开颜。

  重任系心间,刻苦钻研。强军报国志弥坚。天眼抓星偿夙愿,为了明天。

  姚文良

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