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打造中國自己的“千里眼”
通信產業網|2019-09-23 17:47:56
作者:姚文良來源:通信產業網

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打造中國自己的“千里眼”

——回憶試制跟蹤接收機的坎坷歷程


姚文良/文


上世紀70年代,我國的通信技術還比較落后,從北京播放的新聞聯播節目,要用飛機把錄像帶送到烏魯木齊播放,在時間上差了數小時。國家啟動了衛星通信工程,目的是解決邊遠地區的通信。我有幸參加了這項代號為331的工程,其任務是負責試制跟蹤接收機(簡稱跟蹤機),讓地面站15米口徑的拋物面天線自動跟蹤并對準衛星。我們與某研究所合作,共同完成產品的設計與試制,由于制造廠處在黔南山溝,交通不便,但憑著對三線建設的滿腔熱忱,克服了無數險阻,圓滿地完成了跟蹤衛星的任務。

山溝里攢“天眼”

衛星做為空間中轉站,能讓地面上兩個距離較遠的地方實現信息聯絡。但遠在高空3.6萬公里的衛星,人眼難見,它每晝夜相對地面有個“8”字形的緩慢漂移,從而讓地面天線無法對準,人們設計了天線自動跟蹤衛星的系統,系統由天線(眼睛)——跟蹤機(大腦)——馬達(腿)三部分組成,天線像人的眼睛,當它“看到”衛星后,把信息反饋給大腦跟蹤機,跟蹤機根據天線看到的衛星位置指揮馬達推動天線對準衛星。

跟蹤機是實現自動對準衛星的核心設備,與雷達不同的是,由于天線重達20多噸,它只適用于跟蹤慢漂移的目標,技術上涉及微波、射頻、直流驅動設計,故有相當難度。

齊心協力,盡速完成配套器材。因聯絡不便,山溝里元器件配套難度大,現在利用互聯網一周能訂上的貨,當時一年都未必訂到,整機器件遲遲供應不上。廠里決定采用設計與采購人員兩結合的辦法來解決。讓技術員參與訂貨,結果迅速采購到了大量器件。試制高峰期間,采購部門還安排專員、專車在基地內部協調,保證缺料供應。

創新與改進,讓復雜變得簡單。鎖相環的噪聲帶寬是影響衛星跟蹤的關鍵參數,它的測量也變得至關重要。研究所里用的是外國進口儀器,回廠后,測量這項指標變成大難題。大家按主席說的“精通的目的全在于應用”來做,經理論推導與分析后認為,進口儀器也可用普通國產電壓表代替,攻克了測試難關。

有個前置高頻放大器,調試費時,經分析原因在于放大器級間耦合不足,作大膽改進后,可在數分鐘內完成調試。試制就是克服消極“等、靠、要”的懶惰思想,用“改代、變通、創新”的進取精神來沖破層層難關,此后,試制線上不斷傳來試驗成功的捷報,1978年便完成烏魯木齊站跟蹤設備的生產。

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1977年,在黔南進行自動跟蹤試驗成功后,廠領導與工程人員在天線下方合影

“穩準快”,只欠東風

跟蹤機共有兩大機柜,于1982年8月與其他通信設備一起,由專人乘火車專廂,從都勻市押往烏魯木齊。

良好的自動控制系統通常體現在三個字上:穩、準、快。以本系統為例,要求天線跟蹤衛星時必須穩定運轉,不可搖晃;天線對準衛星時其偏差應控制在規定的范圍內;跟蹤過程中天線必須動作利索。三個字落實到調試中務須做到捕捉時間要短,為此,“三老四嚴,精益求精”成了我們的座右銘,在高標準嚴要求下,設備中各項指標大都被我們成功超越,如某跟蹤參數規定應小于1/3,我們調到幾乎為0。如此的系統應有出色的跟蹤性能,萬事俱備,只欠衛星上天這個東風了。

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1984年春節,跟蹤人員在烏魯木齊地面站

“抓住了”

1984年1月29日,第一顆東方紅二號通信衛星在西昌發射,因運載火箭第三級工作出現故障,衛星只能運行于高度為400公里的停泊軌道。在災難性故障下,航天工業、空間技術研究院負責人決定,要求地面站盡可能對衛星進行各項試驗。為此,渭南地面測控系統對衛星進行了調控,使衛星進入遠地點高度為6480公里的大橢圓軌道,在這個軌道上,衛星就像一匹脫韁的野馬在空中亂串,從地面看,它就像一架飛機快速掠過。而讓重達20噸的天線去跟蹤“飛機”,不是本系統的設計初衷,一句話,這種衛星無法跟蹤!但沒想到一次意外的、戲劇性的試驗讓人們感受到了這套系統不一般的魅力。

一天,北京指揮中心傳來計算數據,稱這顆衛星將于某日某時在烏市上空某位短暫出現,希望地面站盡可能利用這個機會,來驗證自身的跟蹤能力。全體跟蹤人員決定試跟蹤這顆失控的衛星,那天黃昏,在指定的時刻,我們讓天線按數據對準天空中衛星必經位置,迎接“飛機”的到來,現場氣氛凝重,觀眾顧慮重重,首先是茫茫太空的這顆衛星,到底能否能按計算的數據進入我們的搜索范圍,實難預測,其次,即使進入范圍,天線能否罩住衛星?

大家屏住呼吸,機房里只有跟蹤機的一個表頭指針,在一絲不茍地掃描太空信號,規定的時刻到了,1、2、3……過了15秒還沒動靜,焦急的人正要說點什么,突然,跟蹤機掃描指針戛然停止,設備上顯示衛星已被捕捉的綠色指示燈點亮,有人高叫“抓住了!”全場驚動,接著,跟蹤馬達發出不同于平時的激烈吼叫,原來,因衛星速度太快,大型天線在跟蹤機的控制下,死死“咬住”衛星不放,只見重型天線在空中健步如飛,馬達為確保推力到位,自動進入高速旋轉,超負荷壓得它“嗚嗚嗚”仰天高歌,一種誓不“松口”的頑強著實催人淚下,就是我們這些摸透機器習性的工作人員,也沒想到此時設備競有如此“奮不顧身”的表現,整個自動跟蹤長達一分鐘,直至衛星從地平線上消失。

面對如此突兀的驚人一幕,有人為系統豎起了大拇指,還有人激動地落下了眼淚,我們還驚魂未定,便迎來了一片掌聲。這掌聲像是在肯定,場上一分鐘,場下幾年功,耕耘必有回報,努力終修正果!這掌聲像是在鼓勵,“穩準快”足顯過硬本領,“血汗淚”練就真實功夫!一位領導意味深長地總結:“如果衛星是一次發射到位,就不可能有這次意外試驗,跟蹤系統的優越性也許難以體現。

疾風知勁草!幾十秒的時間雖短,但展示了系統快速響應的能力,從而證實了系統的設計是成功、可靠的!”省軍區地面站一位總工程師的話更加深入且扣人心弦:“這次試驗完全是一場真正的實戰應用,它不但檢驗了地面站出色的跟蹤性能,請注意,也檢驗了衛星自身的工作能力。試驗雖屬意外,但它為我們帶來的驚喜也是意外的!”掌聲又一次雷動,人們的臉上全掛上自信的微笑!

1984年4月16日,第二顆通信衛星成功定點于東經125度赤道上空。跟蹤機順利與衛星配合,完成了天線自動跟蹤衛星的光榮使命!

為明天

我們試制的是一只捕捉衛星的千里天眼,前后花了8年時間,由于一些不可抗拒的因素,真正用于試制的時間不到兩年。對于一批新手,這個試制速度是較快且值得謳歌。簡要總結成功的三點體會:1、信念有堅不可摧的力量。當大家把工作看成是與敵人爭時間搶速度時,自然積極主動,辦法多多。當遇到困難時常用“愚公移山”精神要求自己,相信問題解決一個少一個;2、精神海拔營造了無私奉獻的良好環境。不搞物質刺激、不計報酬,自愿加班蔚然成風,大大加快了試制進度;3、動手實干才能創造機會。工作中,動手越多,經驗越多,機會越大。

正是憑當年過硬的思想與本領,讓天線跟蹤衛星這個科研項目在山溝溝里結下了豐碩的果實,從而圓了大家的強軍報國夢。最后讓我以一闕詞“浪淘沙 為了明天”來結束對當年崢嶸歲月的回憶:

澎湃赴黔南,愛贈叢山。銀鋤落地譜新篇。雨汗揮灑征峻嶺,三線開顏。

重任系心間,刻苦鉆研。強軍報國志彌堅。天眼抓星償夙愿,為了明天!

(原文標題:為了通信的明天)

作者簡介:

姚文良,男,1968年畢業于哈爾濱軍事工程學院,上世紀八十年代,曾在黔南州083系統,任331工程跟蹤接收機總負責人,獲電子工業部衛星通信工程獎。到深圳后擔任多個企業的總工程師職務,發表通信文章120余篇,常與領軍人物對話行業未來趨勢,為企業發展提供專業意見。


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責任編輯:曉燕

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