从天舟一号看中国半导体产业巨大进步

eeworld网消息，4月20日，“天舟一号”货运飞船成功发射升空，意味着未来十年后世界上唯一的一个太空之城——中国空间站的相关研制和应用正在进入快车道。

俄罗斯卫星网援引《航空全景》杂志主编、莫斯科航空学院专家谢尔盖?菲利片科夫的话称：“中国在走苏联走过的路。但(中国飞船的)机载设备要好得多，所采用的数字化技术在无人和载人航天领域都有很大前景。同时也存在一些问题。太阳耀斑发生时宇宙空间存在电离辐射，即便是近地轨道上的电子设备也会收到破坏。如果中国已经有这种可靠的微芯片结构，可免受电离辐射破坏，那么这将是向前迈出的一大步。而俄罗斯才刚有这样的计划。”

据新华日报报道，在“天舟一号”电子控制系统中，位于无锡市滨湖区蠡园开发区的中科芯（58所）贡献两款核心芯片。

“我们研制的这两款芯片，主要用于‘天舟一号’内的电子控制系统，用来控制飞船的动作，无论捕获、缓冲还是拉近，可以做到毫厘不差。”中科芯工程师介绍，“天舟一号”电子控制系统犹如飞船的大脑和神经，而这两款芯片就像“神经网络”，发出无数条支线数据命令，连接飞船各个“器官”间的数据通信，控制飞船完成各种高难度的动作。

抗辐射是科研人员在芯片设计中遇到的一大难题。研发人员蔡洁明介绍，高轨太空的辐射环境十分恶劣，芯片如果不能抵御辐射，就会发出错误命令和数据，可能造成飞船功能失常或运行失误。研发期间，蔡洁明和同事每周加班二三十个小时，两年艰苦攻关，前后四易方案，终于使芯片抗辐射数据达到设计要求。经过抗辐射加固的芯片就像肌肉发达的“拳击手”，能承受来自各个方向、各种距离的带电粒子、质子的打击而屹立不倒。

这两款型号芯片除用于“天舟一号”，还用于“天宫二号”“神舟十一号”以及部分民用产品，显示出出众的稳定性和可靠性。研发团队凭此申请了20多项专利。                    

2.中国电子：天舟一号搭载10余种70余只自主研发的传感器；

记者近日从中国电子科技集团了解到，该集团自主研制的全国产、更安全的全新“神经系统”、神经网络、神经元，为天舟一号任务的成功提供保障。

据介绍，中国电子科技集团研制的神经系统——数字信号传输光模块在天舟一号上实现了首次在航天工程上的应用，完成飞船舱内视频、监控、语音信号数据的传输。

“数字光模块好比人的神经系统，控制着数据的发送、传递、接收。比如飞船从宇宙空间采集到的图像数据、地面控制台与飞船之间的通话、交汇对接时的传感数据都是由数字信号传输光模块完成。”中国电科数字光模块专家罗洪说。

据悉，以往飞船通常应用铜缆传输信号，但因为体积大、重量大、传输距离短、传输速率低、抗干扰能力差的缺点，一直制约飞船发展。“在未来空间站的建设中，由于数据吞吐量的急剧加大，不采用数字信号传输光模块，空间站将不堪重负。”

罗洪表示，数字信号传输光模块与传统铜缆传输系统相比，重量降低到原有的十分之一、体积减小五分之一、传输速率从兆比特量级提高到吉比特量级、空间抗辐射能力达到高轨运行能力等优势，实现了产品的抗辐照、小型化、温度适应性强、高灵敏度和高速率性能，成功解决了空间飞行器信号传输设备的小体积与小重量设计需求，提高了信号传输速率，有效提升了空间飞行器信号传输性能，可靠保障空间飞行器运行。

记者了解到，在天舟一号的推进舱和货物舱内遍布电子控制系统中，中国电科研发的抗辐射加固1553B总线控制器在天舟数管分系统得以应用，以实现数据命令的可靠传输及部分设备的有效控制，犹如天舟一号的部分“神经网络”，发出无数的支线数据命令，实现各个神经、器官的数据通信，共同完成天舟的各种动作。针对芯片中的存储器、触发器等薄弱、敏感单位，该集团进行了逻辑层面的抗辐射加固设计，同时在版图设计中进行单独全定制设计，实现了最终抗总剂量能力达到国际先进水平。

同时，天舟一号上搭载了该集团配套了100%全国产自主研发的10余种70余只传感器、多组光缆及光纤连接器这些关键“神经元”，实现了核心器件自主可控。其中，传感器遍布飞船的热控、推进、环控生保等分系统，配套种类包括压力、温度、湿度、氧气、二氧化碳、离子感烟、差定温等传感器，可实现环境监测与控制及飞行姿态调整等。光缆及光纤连接器用于光端机和光探测器之间光路的通信互连及数据的高速双向传输，保证飞船在轨运行期间数据传输的稳定性和可靠性。

此外，该集团研制的国内首款应用频率达到40GHz的微波传输端子及外壳，首次研制成功100VDC/DC电源和EMI滤波器，使天舟一号中的航天器母线电压提升到100V，有效提升了载荷能力和供电总效率。

3.科学试验卫星升空,首颗宇航级高速图像压缩芯片西安造；

中青在线西安4月22日电(刘凯 宋锐 中国青年报·中青在线记者 孙海华）在随“快递小哥”天舟一号升空的“快递包裹”中，有一颗我国采用货运飞船搭载方式，首次发射的对地观测微纳卫星“丝路一号”科学试验卫星01星。它将采用安置在货运飞船外侧的部署发射器，在飞船返回段择机发射。这是我国航空事业的又一次迈进。

该星搭载的我国自主研制的首颗宇航级高速图像压缩芯片“雅芯-天图”，由西安电子科技大学图像所与航天五院513所联合研制。除此之外，西安电子科技大学图像所还承担了“天宫”与“天舟一号”对接系统中遥操作摄像机数字视频编码和解码设备的研制工作。

由在陕的地理信息工程国家重点实验室、西安航天天绘数据技术有限公司、中国科学院西安光学精密机械研究所、西安电子科技大学等科研单位联合研制的“丝路一号”科学试验卫星01星，具有体积小、重量轻、功能密度高的特点，搭载着总重量不超过1千克的轻小型可见光相机，以及我国自主研制的首颗宇航级高速图像压缩芯片“雅芯-天图”。整星收拢尺寸仅为330毫米×100毫米×100毫米，质量不超过4.5千克，设计轨道高度400公里，具备光学遥感对地观测能力，它是“丝路微小卫星群对地观测系统”的首发星，担负着系统技术体制验证任务。

“丝路微小卫星群对地观测系统”项目由西安国家民用航天产业基地批准立项，是陕西积极探索深度军民融合模式、服务“一带一路”建设的重点示范性项目。

该项目以立足西部、服务“一带一路”建设为宗旨，卫星群计划以增强导航和遥感为主的多任务多载荷微小型卫星组成，配合在陕已建成的接收处理与应用服务中心，将为西部地区及丝路沿线国家提供便捷稳定的增强导航和遥感影像服务，推动测绘导航与遥感技术真正融入政府管理、企业生产和大众生活。

丝路微小卫星群计划发射30颗以上的微纳卫星，可以提供全色、多光谱、高光谱等多种类型的遥感影像并具备增强导航功能。卫星通过组网可以将重访周期缩短至1天，彻底改变遥感卫星重访周期长、产品种类少的旧有格局。

微小卫星群具有研制成本低、组网灵活、费效比高等优点，颠覆了人们对传统航天产业“高投入”、“高风险”、“高技术门槛”的既有印象，已成为航天领域争相发展的热点。

“丝路微小卫星群对地观测系统及其示范应用工程”作为行业重点项目，已被列入陕西省“十三五”发展规划和西安市全面创新改革试验区建设方案。 中国青年报

4.天舟一号多款DC/DC电源产品由中国电科43所研制；

位于合肥的中国电科43所为“天舟一号”货运飞船发射任务配套多款核心元器件，其中包括天舟飞船使用的六大系列22个品种DC/DC电源产品。

4月20日19时41分，搭载着“天舟一号”货运飞船的长征七号遥二火箭在海南文昌发射场成功点火升空。位于合肥的中国电科43所为本次发射任务的运载系统和飞船系统配套多款核心元器件，其中包括天舟飞船使用的六大系列22个品种DC/DC电源产品，是我国乃至国际系列化程度最高、品种数最多、功率覆盖最全的系列产品，产品技术指标鉴定为“国际领先”水平，具有首创意义，提升了我国供电母线体系的整体水平。

据中国电科43所相关研发人员介绍，为完成本次任务，中国电科43所经受了两大考验，首先，在长征七号运载火箭第一次执行正式发射任务中，研制生产了多款专用高可靠的DC/DC变换器和EMI滤波器，为火箭精度控制提供稳定可靠的电能源转换。其次，为“天舟一号”飞船研制生产了系列化宇航级的DC/DC变换器和EMI滤波器，将航天器母线电压提升近4倍，有效提升了飞船的载荷能力和供电总效率。这些电源产品均是“天舟一号”飞船的核心部件，犹如飞船的“心脏”。

据了解，中国电科43所作为国家高端混合集成电路专业研究所，承接该配套研制，按宇航级产品要求建立管理体系，组建优秀技术团队、项目管理团队，自主投入7000多万元研发经费，历经五年潜心攻关，圆满完成了研制与供货任务。（范昶 记者 王弘毅） 合肥日报

5.天舟一号与天宫二号首次成功对接 形成组合体

4月20日19时41分，搭载天舟一号货运飞船的长征七号遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。

这是天舟货运飞船和长征七号运载火箭组成的空间站货物运输系统的首次飞行试验。飞船入轨后，将按预定程序与在轨运行的天宫二号先后进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接，3次推进剂在轨补加，以及空间应用和航天技术等领域的多项实（试）验。期间，天舟一号与天宫二号组合体在轨飞行约2个月，天舟一号独立飞行约3个月。

完成既定任务后，天舟一号将受控离轨，陨落至预定安全海域；天宫二号留轨继续开展拓展试验和应用。

相关新闻：专家揭秘中国航天“快递小哥”天舟一号“太空加油”的技术细节

成功发射的天舟一号是我国自主研制的首艘货运飞船，被形象地称为中国航天的“快递小哥”。在茫茫太空，这位从地球上乘坐火箭远道而来的“快递小哥”，将补充推进剂快递给“天宫二号”的时候，有哪些不为人知的技术细节呢？

在轨补加推进剂，给太空中的航天器“加油”，可以大大延长航天器寿命，是建设空间站的关键技术之一。此次，天舟一号与天宫二号将进行3次交会对接，并将首次进行在轨补加推进剂的试验，即“太空加油”。“太空加油”的“管路”和“管枪”，都安装在天舟一号与天宫二号的对接机构上。

据中国航天科技集团公司上海航天技术研究院对接机构负责人靳宗向介绍，在轨推进剂补加，主要是通过安装在对接机构上的4个“液路浮动断接器”来实现的。当天舟一号与天宫二号对接完成后，分别装在两个对接框上的2组“液路浮动断接器”将完成通道对接，形成管路循环系统。此后，天舟一号上装载的燃料、氧化剂等液体物资，就可以通过管路输送到天宫二号上。

安装在天宫二号上的“补加驱动器”是太空加油的关键单机之一。接到系统指令后，它将控制液体管路阀门的开关，同时调节流量、流速，确保两个航天器之间的推进剂补加安全进行。

由上海航天技术研究院自主研制的“异体同构周边式”对接机构，是目前国际上最先进、最复杂的机电一体化对接机构。自2011年首次在太空“登台亮相”以来，曾确保了神舟八号、神舟九号、神舟十号与天宫一号的6次交会对接；也顺利完成了神舟十一号与天宫二号实现交会对接，并实现30天中长期组合体运行。

据靳宗向介绍，此次交会对接，由于天舟一号重达13吨，对接机构必须具备与“重量级”大吨位航天器的对接能力。上海航天设计师们通过大量的技术攻关和方案论证，提出“可控阻尼”的控制思路，研制了全新的可控阻尼器。通过大量的仿真分析和无数次地面环境试验，验证了对接机构能适应未来空间站建造阶段8－180吨的各种吨位、各种方式对接，包括偏心对接的需要。

与此相适应，对接机构的控制器和驱动器也进行了相应升级，承担整个交会对接以及舱体分离过程中，对接机构的控制和驱动功能，是交会对接任务的控制中枢。由于对接机构上增加了液路浮动断接器及补加管路的安装接口，不仅实现两个飞行器的信号对接，同时也实现在轨补加的通道对接，对接精度要比以往提高一倍。

天舟一号完成与天宫二号交会对接、进入组合体飞行模式后，安装在天宫二号上的“补加驱动器”，还将在六个月的空间实验室任务中，开展补加功能的试验验证工作。这将是我国第一次在轨验证和实施空间飞行器的燃料加注和回收技术。

在组合体飞行过程中，由上海航天研制的“推进控制驱动器”，将执行控制系统指令，控制所有发动机和管路阀门，对组合体进行姿态和轨道控制。是推进系统的控制中枢，对任务成败起关键作用。

据上海航天技术研究院相关负责人王有波介绍，为了确保天舟一号与天宫二号安全准确地实现交会对接、分离和太空加油，对接机构控制器和驱动器、推进控制驱动器、补加驱动器等关键单机，均从功能上作了多重备份。在电路设计和软件构架上，加入了多重的冗余措施，应用了三机冗余、冷热备份、在轨自主诊断切换、软件在轨单粒子防护等多项技术，几乎用尽了所能想到的所有手段，以确保万无一失。