近期中国在航天领域的成就令世界瞩目,长征6火箭一箭20星和首枚固体燃料运载火箭一箭4星,充分体现了中国航天火箭发射技术水平和实力。但是运载能力和卫星制造技术最终都是为卫星体系的安全运行服务的,其中包括最重要的北斗定位导航系统卫星在内卫星核心芯片曾经一直是依赖国外进口,安全风险不可低估。 卫星导航终端中采用的导航基带及射频芯片,是技术含量及附加值最高的环节,直接影响到整个产业的发展。在导航基带中,一般通过导航专用ASIC硬件电路结合应用处理器的方案来实现。此前的应用处理器多选用国外公司ARM处理器芯片核,需向国外支付IP核使用许可费用的同时,技术还受制于人,无法彻底解决航天产业安全及保密安全问题。
2011年9月,伊朗军方神奇的俘获了美军RQ-170无人机。当时一名参与解开被劫美国RQ-170无人机秘密的伊朗工程师说,伊朗的电子战专家能够切断这架蝙蝠翼RQ-170“哨兵”无人机的通信线路,并指出“GPS导航系统是最薄弱点”。毫无疑问的是,世界上最成熟的美国GPS系统上存在致命漏洞,何况中国处于发展期的北斗卫星导航系统。更主要的是卫星运行核心CPU等关键部件非国产更加令人担忧。不过有后发优势的中国北斗系统,可以升级技术追求目标。同时加快国产元器件的开发和批量应用。而最新的成果也令人惊喜。 媒体报道称,在2011年,由中国航天772所研制的国产空间用CPU就随试验卫星升空,这是我国自主研制的首枚32位空间用CPU,是卫星最核心的元器件。在此次执行新一代北斗卫星元器件国产化任务之前,772所承担了以北斗导航为代表的3个重点宇航型号9款抗辐射加固百万门级ASIC的研制。目前,9款ASIC已随北斗等11颗卫星发射上天,最长在轨时间已近4年,最短的也超过2年,并且均运行良好。 2012年12月27日,国家正式宣布北斗卫星导航系统试运行启动,标志着中国自主卫星导航产业发展进入崭新的发展阶段。其中,卫星导航专用ASIC硬件结合国产应用处理器的方案,成为北斗卫星导航芯片一项重大突破。该处理器由中国本土IC设计公司研发,具有完全自主知识产权并已实现规模应用,一举打破了电子终端产品行业普遍采用国外处理器局面。
2015年7月25日,我国用长征三号乙/远征一号运载火箭成功发射两颗新一代北斗导航卫星。在北斗卫星和远征一号上面级上,全部使用了中国航天科技集团公司九院772所研制生产的国产CPU芯片。此外,北斗双星和上面级上的数据总线电路、转换器、存储器等近40款产品均为772所研制和生产。这是我国自行研制的卫星首次成体系、批量使用国产芯片,这对航天工程的自主可控和创新发展具有里程碑意义。 在7月25号的发射任务成功完成后,专门研制宇航芯片的航天772所所长赵元富透露说,772所的技术路线是在芯片设计环节而非制造环节添加抗辐射特性,其宇航芯片可在普通芯片流水线上制造。他们迄今已研制成功200多种抗辐射加固集成电路。宇航CPU是卫星的核心芯片,任务是接收地面指令、处理载荷数据、管理控制姿态等,相当于卫星的大脑。此次在北斗双星和“远征一号”上面级火箭上的CPU芯片,只有拇指甲盖大小,是航天772所历时10年研制的,圆了航天人的“中国芯”之梦。
结语:无论是运载火箭还是高分卫星以及北斗导航系统的成就,都证明中国已经跻身世界航空航天大国行列。而我们要做的是永远超越竞争对手和超越自我。在本文最后要感谢近期中国航天人展示的成就为我们带来的喜悦,也向所有为中国航天事业做出贡献的科技人员致敬。 |