卷首语
1970 年 12 月 27 日 15 时 37 分,北京航天技术研究所的会议室里,暖气不太充足,却堆着满桌的技术档案。老钟(频率基准专家)从铁皮柜里拿出一个生锈的金属盒,打开后,里面是 1962 年在四川山洞里研发基准时钟时用的零件 ——0.37 毫米粗的导线、手写的频率计算公式草稿纸,还有一块刻着 “1962.10” 的铷泡残片。
陈恒(技术统筹)的手指拂过桌上的时间轴:1962 年山洞研发、1967 年 “67 式” 列装、1969 年珍宝岛实战、1970 年 “东方红一号” 升空。“十年前我们在山洞里算频率,连块像样的示波器都没有;现在卫星在 370 公里外传加密信号,误差能控制在 0.01 赫兹。” 他的声音里带着感慨,会议室墙上的地图,一边贴着 1962 年山洞的简易草图,一边贴着 “东方红一号” 的轨道图,两条线在 “1970 年 12 月” 这个节点交汇。
李敏(算法骨干)翻着 1967 年为 “67 式” 优化的跳频算法笔记,上面 “r=3.71” 的参数旁,有 1969 年珍宝岛前线用铅笔补的 “实战修正值”,再往后,是 1970 年卫星加密模块的算法迭代记录。“那时候在山洞里,老钟师傅说‘频率准了,后面的路才好走,现在真的走通了。” 她的眼眶有些湿润,十年里,从山洞的煤油灯到发射场的探照灯,从地面的 “67 式” 到太空的卫星,技术在传承,人也在成长。
一、1962 年:山洞里的起点 —— 基准时钟的艰难初创
1962 年 10 月 12 月,我国启动 “军用高精度基准时钟” 研发,因当时国际技术封锁,团队只能在四川某山洞里开展工作 —— 没有恒温实验室,靠煤炉维持 37℃的铷原子炉温度;没有精密仪器,用算盘计算铷元素能级跃迁频率;没有现成图纸,靠拆解进口残件反向推导。就是在这样的条件下,老钟团队用 3 个月时间,完成首台铷原子钟原型机,频率稳定度达 1×10??/ 天,为后续十年的技术发展埋下第一颗 “种子”。
山洞里的 “艰苦环境” 与技术挑战。根据《1962 年基准时钟研发日志》(编号 “钟 研 6201”),山洞内湿度达 67%,昼夜温差 19℃,铷原子炉的温度控制成了最大难题 —— 初期用普通煤炉加热,温度波动 ±3℃,导致频率漂移 0.37 赫兹,远超 1×10??/ 天的目标。老钟带领团队用 “双层水浴” 改进:外层煤炉加热,内层用温度计实时监测,每 19 分钟调整一次炉门开度,终于将温度波动控制在 ±1℃。“那时候每天只睡 3.7 小时,盯着温度计,生怕温度差一点,之前的计算就全白费。” 老钟的手上至今有当年煤炉烫伤的疤痕,他记得有一次煤炉熄火,温度骤降 5℃,团队用体温裹住铷原子炉,才保住核心部件,“当时就想,就算拼了命,也要把这个‘频率基准做出来”。
“算盘计算” 与 “进口残件” 的技术突破。没有计算机,团队用算盘计算铷元素能级跃迁频率(5.000000000 兆赫),每一组数据要反复算 19 遍,确保误差≤0.01 赫兹;没有精密零件,从进口的报废原子钟残件里拆铷泡,用手工打磨调整纯度,最终将铷元素纯度从 99.9% 提升至 99.999%。1962 年 12 月 7 日,首台原型机成功运行,频率稳定度 1×10??/ 天,虽比国际先进水平差一个量级,却实现了 “从无到有” 的突破。老钟在当天的日志里写:“今天,我们有了自己的‘频率尺子,后面的通信、导航,都能靠它校准了。” 这份日志的纸页上,还留着山洞里的煤烟痕迹。
“国产化” 的早期探索与团队协作。当时核心部件(如谐振腔、恒温控制模块)无法进口,团队与上海无线电仪器厂协作,用手工车床加工谐振腔,误差控制在 0.07 毫米;与西安光学仪器厂合作,研发铷泡的密封技术,解决湿度导致的漏电问题。1962 年 12 月 27 日,原型机通过验收,所有部件国产化率达 100%,老钟团队的 27 名成员,有 19 人因过度劳累住院,“那时候没人想过放弃,就觉得这是国家需要的技术,再难也要上”。
1962 年的 “技术种子” 与后续影响。这台原型机虽未正式列装,却形成了三大核心积累:一是铷原子钟的 “温度 频率” 关联数据(370℃铷炉温度对应 5 兆赫频率);二是手工调试精密仪器的经验(如谐振腔打磨精度 0.07 毫米);三是 “国产化协作” 模式(研究所 + 地方工厂)。这些积累,为 1967 年 “67 式” 通信设备的频率校准,以及 1970 年卫星频率微调技术,提供了最初的技术依据。老钟后来回忆:“1962 年的山洞,就像技术的‘摇篮,虽然条件苦,但把‘精准两个字刻进了我们心里。”
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二、19671969 年:地面实战的磨砺 ——“67 式” 的技术迭代与验证
1967 年 “67 式” 通信设备列装后,19671969 年成为技术从 “实验室” 走向 “战场” 的关键期 —— 在边境的低温、潮湿、强干扰环境下,“67 式” 的跳频加密技术、频率校准方法不断迭代,团队解决了 “低温频率漂移”“潮湿引脚氧化”“苏军干扰跟踪” 等实战问题,同时将 1962 年基准时钟的频率技术,成功应用于地面通信,形成 “实验室研发→实战验证→技术优化” 的闭环,为后续卫星技术积累了宝贵的地面经验。
1967 年 “67 式” 的 “频率校准” 落地。“67 式” 采用 150170 兆赫跳频频段,需以 1962 年基准时钟的 5 兆赫频率为基准分频(分频比 30:1),确保跳频频率误差≤0.37 赫兹。陈恒团队在 1967 年 5 月 7 月,为全国 19 个边防哨所的 “67 式” 设备完成频率校准,将设备的抗干扰率从 67% 提升至 97%。“当时带着基准时钟的便携版,坐卡车走了 3700 公里,每个哨所校准要 19 小时,确保跳频频率跟基准对得上。” 陈恒记得在东北某哨所,37℃的低温导致 “67 式” 的晶体管 β 值下降 19%,他们借鉴 1962 年基准时钟的 “双层保温” 思路,在晶体管外壳裹 0.19 毫米厚的保温棉,解决了低温漂移问题,“地面的问题,很多能从 1962 年的技术里找到解决思路”。
1969 年珍宝岛实战的 “技术考验”。根据《1969 年 “67 式” 实战技术总结》(编号 “67 总 6901”),珍宝岛冲突期间,“67 式” 共传输 190 组情报,遭遇苏军 “拉多加 6” 干扰设备的 19 次干扰。李敏当时在前线负责算法调试,发现苏军能跟踪 “67 式” 的跳频规律(r=3.71),导致 3 次通信中断。她连夜调整跳频算法,将 r 值微调至 3.711,同时增加 “伪跳频点”(每 19 个真实跳频点插入 1 个虚假点),调整后,苏军干扰成功率降至 3%。“那时候在战壕里,用手电筒照着算法笔记改参数,手冻得握不住笔,却不敢停,因为情报晚传 1 分钟,前线就可能有危险。” 这次实战,让团队意识到 “加密技术必须跟实战需求紧密结合”,也为 1970 年卫星加密算法的 “抗干扰设计” 提供了直接经验。
“实战问题” 推动的技术优化。19671969 年,团队针对 “67 式” 的实战问题,完成 5 项关键优化:一是引脚镀金处理(解决潮湿氧化,接触电阻从 0.37Ω 降至 0.07Ω);二是跳频算法动态 r 值(从固定 3.71 改为 3.713.73,抗跟踪能力提升 37%);三是频率校准周期缩短(从 37 天改为 19 天,确保频率稳定);四是电源抗波动(增加稳压电路,电压波动 ±2V 时仍正常工作);五是便携化改进(重量从 37 公斤减至 19 公斤,适应前线机动)。这些优化,不仅提升了 “67 式” 的实战性能,更形成了 “问题 分析 优化 验证” 的技术迭代模式,被后续卫星技术研发沿用。
1969 年的 “技术传承” 与团队成长。这一时期,老钟(1962 年基准时钟研发)、陈恒(“67 式” 统筹)、李敏(算法)、周明远(硬件)等核心成员形成稳定团队,老钟将 1962 年的频率校准经验传授给年轻成员,陈恒则强调 “实战优先” 的研发思路。1969 年 12 月,团队整理出《“67 式” 技术手册(实战版)》,收录了 19621969 年的频率数据、算法参数、故障解决方案,成为后续卫星技术的 “参考蓝本”。李敏后来回忆:“1969 年的珍宝岛,让我们明白技术不是纸上谈兵,要能在战场上扛住考验,这一点,一直影响着我们后来做卫星加密。”
三、1970 年:星空的跨越 ——“东方红一号” 的技术集成与突破
1970 年 4 月 12 月,“东方红一号” 卫星的成功发射与在轨运行,成为十年技术发展的 “巅峰时刻”—— 卫星的频率微调技术(37 赫兹)、加密模块(37 立方厘米)、遥测参数加密(37 组),均深度融合 1962 年基准时钟的频率技术与 19671969 年 “67 式” 的实战经验,实现了从 “地面通信” 到 “星地加密通信” 的跨越,验证了 “地面技术航天化” 的可行性,也为后续航天发展奠定了技术体系。
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卫星频率微调:1962 年基准的 “太空应用”。“东方红一号” 的 108 兆赫星地链路载波频率,需以 1962 年基准时钟的 5 兆赫频率为源头,通过分频(5:108=1:21.6)生成,同时应对轨道多普勒频移(±18.5 赫兹)。老钟团队在 1970 年 3 月 4 月,将 1962 年基准时钟的 “频率稳定” 技术升级为 “动态微调”:通过轨道参数计算频移量,控制 370 皮法可变电容调整频率,确保地面接收频率误差≤0.01 赫兹。4 月 24 日卫星升空后,第 19 秒捕获的信号频率为 108.0000185 兆赫,与基准分频信号差仅 0.00001 赫兹,“1962 年在山洞里算的 5 兆赫,现在能在太空里用,而且这么准,当年的苦没白吃。” 老钟看着频率计数器,眼眶有些湿润。
37 立方厘米加密模块:“67 式” 技术的 “太空微型化”。张工(加密模块总设计)团队以 “67&
第873章 十年总结[1/2页]