——— 中電科技集團保障“神舟七號”側記之五

      航天員系統(tǒng)是“神七”飛船中和航天員最密切接觸的系統(tǒng)，直接關乎航天員的生命安全。中國電子科技集團的各個研究所為航天員系統(tǒng)提供了一系列的電子元器件：光電耦合器、傳感器、混合集成電路等產品，這些電子元器件為航天員的生命安全提供了堅實的保障。

      2008年9月25日，當“神舟七號”劃過天際進入預定軌道時，所有中國人都為之歡呼。如果把整個“神七”飛船系統(tǒng)比作一個人的機體，那么眾多的元器件就如同機體組織中的細胞，盡管微小，卻至關重要不容忽視。應用在航天飛行器上的產品，其性能指標要求非常嚴格，一些條件甚至近似苛刻，對可靠性的要求更是非常高，必須做到萬無一失，技術難度相當大。

      在“神七”七大系統(tǒng)中，航天員系統(tǒng)是和航天員接觸最密切的系統(tǒng)，直接關乎航天員的生命安全，任何一個零部件的瑕疵都可能造成無可挽回的損失。中國電子科技集團的各個研究所為航天員系統(tǒng)提供了一系列的電子元器件：光電耦合器、傳感器、混合集成電路等產品，通過不斷的技術創(chuàng)新，以及所內上下所有部門的戮力配合，電子元器件順利地為航天員的生命安全提供了堅強有力的保障。[page]

      所有部門為“神七”亮綠燈

      中國電子科技集團公司和下屬的各所對“神七”任務都特別重視，所長親自掛帥，一切部門要為“神七”項目亮綠燈，這為產品保質保量完成提供了堅實的保證。其中與航天員系統(tǒng)密切相關的包括二十三所、四十三所、四十四所、四十八所、四十九所。

      從“神一”到“神七”的歷次飛行任務中，四十三所為飛船先后配套了5大類混合集成電路產品。2005年1月底，負責飛船系統(tǒng)的航天集團某研究所提出要求四十三所在當年3月份前研發(fā)出3個品種溫度變換器，并對其性能提出了很高的要求。四十三所在時間緊、任務重、難度大的情況下，電路設計人員在“多難也要啃下這塊硬骨頭”的信念下加班加點，全身心投入到產品研制過程中。

      為了使這些產品從設計、生產、試驗到交付一次性成功，確保零缺陷，四十四所從領導到科技人員都高度重視，并成立了“神舟七號載人航天飛行任務”領導小組、技術保障小組和質量檢查整改小組，湯興華所長任領導小組組長。為了確保任務保質保量按時完成，所里調集精兵強將，成立了重點型號公關小組，在科研攻關過程中實施全過程控制和零缺陷管理。所里要求全力圍繞重點型號產品服務，為重點型號產品鋪設“綠色通道”。凡是任務所需解決的問題，各研究室、各機關部門及保障單位必須及時給予解決。

      二十三所在接到“神七”配套任務后，所長唐正國親自掛帥，并強調要以對我國航天事業(yè)高度負責的態(tài)度對待“神七”配套項目。他調動所有人力無力，全力支持研制工作，從原材料采購到檢驗，從工藝參數到設備狀態(tài)，從產品中間檢驗到最終檢驗，都嚴格按質量體系要求程序操作，確保產品質量過關。

      “神七”載人航天工程艙外航天服系統(tǒng)用的服裝壓力傳感器、氣瓶壓力傳感器是四十八所第一次承擔中國載人航天工程產品研制任務。接到任務后，全所上下十分重視，專門成立了以唐景庭所長為組長的傳感器研制領導小組。所內一切部門都為產品的研制開綠燈，并發(fā)揚特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關、特別能奉獻的“載人航天”精神，確保任務圓滿完成。經過兩年多的刻苦攻關，產品順利交付。為了保障“神七”飛行最終任務的順利完成，唐所長又迅速作了部署，在所內專門成立了“神七”任務快速應急領導小組和應急技術保障小組，由唐景庭所長親自任組長，領導小組協(xié)調所內一切資源，保障“神七”成功發(fā)射和航天員成功出艙。 [page]

      電子元器件為航天員安全護航

      四十四所承擔“神七”載人航天飛行3項配套生產任務，分別有3個型號的產品得到應用，其中某型號的光電耦合器在出艙宇航服內部電源系統(tǒng)中得到應用。該光電耦合器用于監(jiān)測宇航服的電池電壓，它能準確判斷電源系統(tǒng)工作是否正常，并對電源的供電情況進行實時監(jiān)測。

      測量過程要求保證做到測量點和人體的電氣隔離，從而保證航天服能安全工作。該產品具有線性度高、溫度漂移小等優(yōu)點，同時它還采取了相應的抗電離輻射加固的措施，保證在較大劑量空間γ射線的作用下，功能也運行正常。該產品在系統(tǒng)中運行良好，工作穩(wěn)定，為航天員實現(xiàn)艙外行走提供了有力保證。

      四十八所承擔了“神七”艙外航天服系統(tǒng)中的兩種壓力傳感器：一種是FTH403氣瓶壓力傳感器，它安裝在“神七”艙外航天服的背包和掛包內，用于測量服裝背包和掛包中高壓氧瓶內的壓力變化，為供氣子系統(tǒng)及氧瓶的使用提供依據，確保有足夠的高壓氧氣讓航天員遨游太空；另一種是FTH401服裝壓力傳感器，它安裝在艙外航天服的背包內，用于測量服裝內航天員呼吸壓力，從而保障服裝內環(huán)境壓力滿足航天員工作需求和生命安全需求。

      四十三所為“神七”研制配套數百塊高可靠性溫度變換器混合集成電路產品，它們具有通用性強、測溫范圍廣、精確度高、抗電磁干擾能力強等特點，被廣泛應用于航天員宇航服系統(tǒng)中，為保護航天員生命、確保飛船正常工作提供了保障。

      此次為“神七”配套的產品之一是溫度混合集成電路，它主要用來將傳感器測量到的環(huán)境溫度數據轉化為可以識別的電信號，從而達到調節(jié)溫度的目的。太空中沒有大氣層的保護，飛船和宇航服表面溫度變化極大，最大可相差幾百度，寒冷和炙熱時刻威脅著航天員的生命。宇航服要想做好航天員的“生命保護神”，確保航天員生命安全，溫度變化器這個電路系統(tǒng)和外界溫度之間的“翻譯”能否很好地發(fā)揮作用至關重要。

      二十三所承接了“SZ-7心電電極帽及引線”項目。該項目用于航天員的醫(yī)監(jiān)系統(tǒng)中，它是實現(xiàn)對航天員心電信號和其他身體特征實時監(jiān)測和信號傳輸的關鍵部件。此外，二十三所還為“神七”配套“通信頭戴電纜”和“航天服生理信號電纜”，分別用于航天員頭戴通信系統(tǒng)和航天服生理信號傳輸系統(tǒng)。“通信頭戴電纜”是實現(xiàn)通信頭戴、艙內壓力服和飛船返回艙語音處理裝置連接的重要部件。而“航天服生理信號電纜”是航天服中傳輸航天員心電、呼吸、體溫、脈搏、血壓等生理特征信號的傳輸線，是檢測航天員生理信號是否安全的傳輸信號電纜。

      四十九所從1994年開始為載人航天工程研發(fā)配套傳感器，為“神一”到“神六”的多次飛行任務的順利完成提供了高精度、高可靠的控制和測量參數。FTH系列產品安裝在艙外航天服的背包內，包括液冷服水溫傳感器、通風溫度傳感器和水升華器出口水溫傳感器，用于監(jiān)測艙外服內相關設備的工作情況。 [page]

      技術創(chuàng)新推動產品性能突破

      由于出艙宇航服特殊的使用環(huán)境，產品規(guī)定在輻照環(huán)境下依然要保持高的線性度，而且要求在全溫范圍內以及在輻照環(huán)境下保持極高的綜合精度。四十四所攻關組經過多次交流，根據產品特點進行輻射效應的理論研究和實驗，分析其輻射效應薄弱環(huán)節(jié)及損傷模式，有針對性地開展抗輻射加固的設計和工藝技術研究。在產品研制生產過程中，四十四所通過選擇合適的芯片和采取補償設計，使用自制高精度耦合臺等措施，經過多次抗輻照摸底實驗，反復改進和調試，不斷完善器件結構和工藝技術。

      為了積累第一手資料，攻關組幾位同志多次到某基地進行γ射線的電離輻射實驗。由于實驗時間長，并且需要在各個劑量點進行在線監(jiān)測，隨時記錄實驗過程中各個參數的變化情況，四十四所相關員工經常是連續(xù)30多個小時不能合眼。經過四十四所共同努力，產品在抗輻射加固方面取得了突破，滿足了用戶的使用要求。

      其中運用在出艙宇航服上的GG1142Z型光電隔離器運用了一系列創(chuàng)新技術：綜合精度高，在工藝實施中，采用了對器件合理布線的工藝技術，提高器件隔離特性的工藝技術等，保證了工藝的先進性和樣品質量；線性度高，通過耦合工藝控制線性光耦傳遞系數及線性度，確保線性光耦傳遞系統(tǒng)的一致性以及滿足非線性度達到合同技術指標的要求；抗輻射能力強。

      四十三所在充分了解產品的功能、性能要求的基礎上，經過EDA（電子設計自動化）設計論證和大量試驗，優(yōu)化了電路設計方案，在一個半月內完成了方案評審、電路設計、計算機仿真、元器件選型、工藝生產、產品調試、試驗篩選等各項工作，保證了產品按期交付用戶。經用戶聯(lián)機使用測試，各項性能測試均符合要求，其中測量精度更是提升了40%以上，遠優(yōu)于用戶要求。

      二十三所的“SZ-7心電電極帽及引線”項目在“神舟六號”配套產品工藝技術基礎上不斷改進，技術人員通過摸索新工藝，創(chuàng)新地采用夾持固定結構，使產品的可靠性有了質的飛躍。正是通過創(chuàng)新工藝，該產品具有可靠性高、結構緊湊、體積小、重量輕、使用靈活方便且具有防誤操作的功能。同時，由于該產品體積小，各個零部件加工繁瑣，二十三所通過無數次的電腦模擬，對多套方案逐一進行力學和熱力學分析比較并優(yōu)化方案，大大縮短了試制周期，使產品可靠性水平有了很大的突破。二十三所不僅實現(xiàn)了電極帽連接牢固、接觸可靠，而且在短時間內形成了小批量供貨能力，按時保質地為客戶提供了100套優(yōu)質的配套電極帽產品。

      四十八所的兩款芯片都采用了完全自主知識產權的離子束測射鍍膜工藝制作而成，第三款芯片與壓力接口采用了全焊接方式，有效地解決了“神七”飛船艙外航天服對壓力傳感器所需的耐高壓、耐氧化、不泄露、小體積、高可靠性等問題。該產品的研制成功，填補了國內空白，打破了國外的技術封鎖，并替代了從俄羅斯進口的壓力傳感器，滿足了載人航天的迫切需求，同時也為“神八”類似產品的研制提供了技術支持。

      四十九所為“神七”艙外服配套的產品主要技術都是自主研發(fā)、自主創(chuàng)新的，其性能均達到世界先進水平。如用于航天員體溫監(jiān)測的傳感器，系統(tǒng)要求將溫敏傳感器裝到與人耳相匹配的耳包內，在完成檢測功能的同時，保證航天員人體安全且佩戴舒適。目前國內尚無耳包設計的成型技術，四十九所經過查閱人體工力學等大量資料，進行了反復試驗驗證，突破了耳包成型和敏感元件的外形成型工藝難點，經航天員實際佩戴試驗，感覺良好，很好地滿足了系統(tǒng)要求。