剑指星辰大海 胸怀报国壮志——记中国航天科技集团有限公司九院771所所长唐磊及团队
作者：暂无
来源：《科学中国人》 2021年第13期
吕腾波 通讯作者 赵 昱 韩 晶
对于过去的两年时间，身为中国航天科技集团有限公司九院771所所长（以下简称“771所”）的唐磊，内心百感交集。他曾经忙碌、焦虑、紧张、兴奋，最终自豪感爆棚，他感叹“这两年的时间就仿佛过了好多年似的”，即便直到今天回忆起来，内心依然久久不能平静。
从2020年年初的新冠肺炎疫情在全国席卷开来，他就全身心投入到组织防疫抗疫的工作中去，待到国内疫情稳定之后，他又忙着指挥部署复工、复产的工作。时间到了下半年之后，疫情蔓延到了全世界，愈演愈烈。就在世界各国为抗疫而一片混沌和慌乱之际，中国航天人却异军突起，接连完成几项令人瞩目的惊世壮举！
“北斗三号”全球卫星导航系统开通成功、“天问一号”深空探测器发射成功、“嫦娥五号”探测器探月任务圆满成功、空间站核心舱“天和”升空入轨……这几件大事里，哪一件单独拿出来都是中国乃至世界航天 史上的里程碑事件，而这一系列的航天壮举，都离不开771所高尖端的先进技术与产品的保驾护航，更铭刻着全所上下7000余名胸怀报国壮志的“771所人”不可磨灭的关键性贡献。 星辰大海，逐梦而生。历经56年的风雨兼程，几代人的接续奋斗，771所始终坚持以振兴民族微电子与计算机核心基础产业为己任，成为目前国家唯一一个集计算机、微电子和混合集成三大专业技术为一体的大型专业研究所，从事航天嵌入式计算机、半导体集成电路和混合集成电路的研制开发、批产配套、检测经营，是我国航天微电子和计算机的先驱和主力军，为我国航天事业的崛起与腾飞做出了重要贡献。尤其近些年来，凭借着过硬的能力保障、完善的现代化管理体系，771所已经逐步打造成为自主、创新、可信赖的航天品牌，用品质书写了多项国家重点工程及型号飞行试验零失误的成就！ 伶仃洋 2019年，在771所工作了25年的唐磊接过了薪火相传的接力棒，成为新一任所长。在他看来，前辈们代代相传的不仅仅是科研的积累，更有航天报国的情怀和矢志国防的信念！“‘基础电子强军，航天产业报国’是我们不变的神圣使命！”唐磊坚定言道，“不忘初心、牢记使命，我们年轻一代会向着世界一流电子技术强所的宏伟目标继续砥砺前行，为我国航天事业和国防装备现代化建设做出新的贡献。”
雄心更在深空外
炎井温泉
——“伟大事业都始于梦想、基于创新、成于实干。”播狗
航天从来都是国之创新重器，也是事关国家安全和中华民族永续发展的战略制高点。因此，航天技术也成为衡量一个国家科技水平和综合国力的重要标志。
不久前，作为我国目前任务复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，“嫦娥五号”任务实现了我国首次月面采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接、携带样品再入返回等多项重大突破，其成功实施标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走规划如期完成。
作为重要的参研单位，771所完整参与了探月工程“绕、落、回”三部曲的整个历程，在“嫦娥奔月”的过程里，我们看到了很多颇为吸引人的前沿技术，他们都与771所的贡献密不可分。从2002年的“嫦娥一号”开始，771所首次将空间效应重点防护技术应用于计算机产品中，使数管计算机产品成功完成了深空探测空间环境下的飞行任务。探月二期里，771所承担着登陆器上核心控制计算机的研制任务，2013年，该计算机随“嫦娥三号”按计划完成了着陆、分离、互拍等目标任务，为探月二期任务的收官做出了突出贡献。2018年，771所的计算机产品随“嫦娥四号”实现了人类首次月背着陆，同时，771所为嫦娥中继卫星（鹊桥）研制了星务中心计算机、固态存储器及成像观测相机控制器等产品。 作为我国探月三期工程采样返回任务的核心，“嫦娥五号”探测器是能够与载人空间站并驾齐驱的最为复杂的航天器系统，由轨道器、返回器、着陆器、上升器4部分以及15个分系统组成。771所为上升器、返回器综合管理单元配套了C P U模块。CPU模块采用标准化、模块化设计，双机冷备份。作为
综合管理单元的核心部件，CPU模块被称为综合管理单元的“大脑”，是上升器、返回器的控制源头，主要承担着测控应答机接收并执行地面发送的所有遥控直接指令、完成遥测数据的采集和遥控间接指令的分配，以及加热回路控制驱动、提供星上基准时间、采集各类遥测数据组帧下行等功能，负责控制各分系统，使其正常运转。
唐磊介绍说，包括探月工程在内的深空探测任务的特点是飞行距离远、通信时延长、空间环境恶劣，这就对数管计算机的轻小型化、可靠性和自主管理能力提出了更高要求。这些年来，771所通过不断探索和优化，突破了小型化和标准模块的设计技术，使得该产品的功能/体积比大幅提升，开创了数管计算机的小型化先河，并突破了遥测数据复杂编码技术，确保了星地数据的可靠传输。在最近的这次任务中，“嫦娥五号”的计算机产品就采用了冗余备份技术、自主切机技术、小型化设计技术等关键技术，不仅帮助探测器实现我国首次月面自动采样返回、开展月球样品地面分析研究等任务目标，并且为科研人员带回中国人采集的第一抔月壤。
耦合度
中国成为继美国、苏联之后， 全世界第三个掌握月球采样技术的国家，无疑标志着中国航天技术已经稳稳排在了世界最先进行列。唐磊自豪地介绍道，此次“嫦娥五号”用于保存月壤的采样封装器中采用的便是771所的S i P计算机L S C C U01R H，这是面向空间应用的高集成度、高可靠、小型化产品。L S C C U01RH模块，即中央控制单元Si P计算机，是771所宇航用S i P平台的典型产品。这款信息处理微系统模块以771所抗辐照S o C为核心，扩展了存储器及总线驱动器，实现了星载计算机的
常用接口。其原理框架来自771所多年星载计算机型号研制经验的总结，在工艺实现上采用了新一代微组装技术，实现了计算机单板产品的器件化，满足了星载计算机轻小型化的设计要求。
承担“嫦娥五号”和空间站发射任务的是“长征五号”运载火箭。被人们戏称为“胖五”的它是我国新一代无毒、无污染大型运载火箭，是我国未来的主力火箭和重点型号，运载能力达到近地轨道25吨。但如此一个庞然大物，却要精准地将有效载荷送至几百公里外的太空，如何确保火箭的精准控制？唐磊给出了答案：这要仰仗火箭的“大脑”——箭载计算机。
箭载计算机是火箭控制和精确入轨的关键保证。“长征五号”能够稳定飞行，离不开771所研制的箭载计算机。它能够有条不紊地完成箭体参数录取、飞行轨迹误差修正，以及控制指令输出等多项复杂的控制任务,确保火箭的稳定飞行。箭载计算机采用多处理器并行执行、控制周期同步技术，7个中央处理单元在三中取二表决同步脉冲控制下完成箭体参数录取、飞行轨道计算、飞行轨迹G P S误差修正，以及控制指令输出等多项复杂的控制任务。7个中央处理单元之间设计有18条双向高速数据交换通道，完成箭机内部各处理单元之间的数据流传输控制。中央处理单元好比“大脑”中的神经元，而高速数据交换通道则好比“大脑”中的神经网络，将各个独立的中央处理单元组成一个有机结合的整体，共同完成箭载计算机的飞行控制任务。
在“长征五号”火箭箭载计算机内部还设计了特有的“听诊器”，能够自动“监听”飞行控制软件运行过程
中的各类重要参数，并在不需要软件参与的情况下，将这些参数自动组帧下传至地面测发控系统存储。这套“听诊”装置，唐磊称之为“总线监控技术”。该技术可以使控制系统在不修改飞行程序控制流程的情况下，获得更多的执行过程原始数据，及时、有效地发现系统中存在的隐患问题，为系统的故障定位提供判定依据。
唐磊介绍说，总线监控及箭地高速串行通信技术首次实现了运载火箭动态数据的全面下传监测。但这项创新技术的研发过程从头至尾都是一块难啃的“硬骨头”！唐磊回忆道，从一开始，项目团队通过查阅大量文献，请教专家，反复修改箭载飞行控制计算机整机的设计方案，通过内嵌数据流“窃听”电路和增加相应通信协议，实现动态参数的自主采集和自主下传。航天人“严、慎、细、实”的工作作风使他们每一个人都默默坚守在试验室里反复排查，多次进行技术改进，不断迭代。在试验和测试阶段，团队不放过任何一个细微的异常现象，解决每一个出错概率极低的微小缺陷，保证动态参数传输的正确性和可靠性。这项技术创新，使得在不必修改火箭飞行控制软件的情况下，地面测发控系统便可全面获取箭上设备的动态参数，为火箭发射决策提供数据判据，目前，该项技术已经成为包括“长征五号”在内的我国新一代运载火箭发射决策的重要支撑技术。
全情投入、宽容失败，鼓励大家放心去做、大胆去想的机制激励着771所的科技工作者们一步步推进创新与变革。唐磊坦言，正是一次次的大胆尝试，否定再否定、颠覆再颠覆，让他们获取了更多的技术更新和经验积累，让这个集体更加快速地成长壮大。
当然，在研制过程中，不可避免地会遇到许多亟须解决的困难和问题，甚至是突发事件。但团队成员在攻坚克难中齐心合力，从不言放弃。唐磊回忆，我国载人航天工程首次无人状态交会对接任务进入最后关头的时候，“天宫一号”目标飞行器已在轨运行，“神舟八号”飞船即将发射。而就在这个时刻，传来了与“神舟八号”飞船同样技术状态的“神舟九号”飞船在整船热试验中出现异常，中央计算机在一个特定的温度段接收一条专用指令时死机的消息。按照常规，当出现这种情况时“神八”发射工作应该终止，待“神九”问题解决后再重新组织发射，但由于“天宫一号”在轨已经准备就绪，留给“神八”的“发射窗口”非常短暂。如果不能按期发射就必须至少推迟几个月，那样就会影响到随后的“神九”载人交会对接任务。
时间紧迫，一场“三地大协同”的攻关战役就此打响。项目团队在西安组成了以唐磊为组长的技术攻关组并连夜开始故障定位和问题分析工作，而留给他和团队的时间只有72小时！分析、验证、推翻判断；再分析、再验证、再推翻判断……经过连续三天三夜对分析过程和各种试验数据的审查，唐磊和他的团队做出的“该异常现象仅在地面特定环境下，并且只有在接收特定指令时才会出现，不影响‘神八’飞行任务”的结论，最终得到了150多位“视频会诊”专家的一致认可，工程总指挥部当即决定“神舟八号”飞船按原计划如期发射！那一刻，唐磊疲惫的脸上终于露出了久违的笑容。他用一句话为此做了总结：“我们的工作就是这样——虽然艰难困苦，却也快乐并自豪着！”
系统平台开发评估 “三十九项第一”
——“无论走多远，都不要忘记来时的路。”
科技兴国，任重道远。这条路，布满荆棘，充满博弈。
1965年10月，为了完成我国战略洲际导弹研制制导微型数字计算机的任务，中国科学院所属6个研究所的科技精英，肩负着祖国和人民的重托，汇聚北京中关村，组建了“中国科学院156工程处”，这便是中国航天科技集团有限公司九院771所的前身。
回望56年来时路，几代771所人薪火相传，将个人事业与家国情怀紧密相连，起步于一穷二白，筚路蓝缕，从无到有，从小到大，用精诚和智慧、勤劳和汗水书写了771所不断发展的历史宏篇，在这一串串坚实成果的背后，都是一个个让人难以尽述的破局过程。一次次浪潮席卷中的坚韧顽强，从容应对，锻造了771所人钢铁一般的品质，也在潜移默化中形成了艰苦奋斗、创新发展、以人为本的文化内涵。
团结湖三中 实力是发展成果最好的证明。在这里诞生出了多项“世界纪录”和“国家纪录”。据统计，在56年一以贯之的接续奋斗中，771所先后取得全国五一劳动奖状、全国文明单位等国家级、省部级荣誉奖励117项，其中近10年获得国家科学技术进步奖特等奖、国防科学技术进步奖特等奖15项。尤其是建所56年来，“771所人”始终坚持自主创新，在国产化、所产化、确保自主可控的道路上奋力前行，创造了中国微计算机、半导体集成电路、混合集成电路发展史上的39项第一的骄人业绩。
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