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北斗|航天科技五院卫星元器件国产化工作观察记

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今年春节联欢晚会上 ， 北斗卫星导航系统工程副总设计师、北斗三号卫星首席总设计师谢军说： “北斗三号卫星已实现全球组网 ， 实现核心器部件国产化率百分之百！”
谢军口中的“器部件”指的是元器件和部组件 ， 这是构成北斗卫星的基本单元 。 只有保证核心器部件的生产制造在自己手中 ， 才能说北斗卫星是“中国造” 。
核心器部件从研发、生产 ， 到验证、应用 ， 困难重重 。 元器件千千万 ， 什么样的才被允许应用到卫星上？
【北斗|航天科技五院卫星元器件国产化工作观察记】中国航天科技集团有限公司五院物资部元器件应用验证中心正是为元器件国产化而诞生 ， 为的是让中国卫星拥有“中国芯” 。
从“二八比例”到“国产1000项”
中国最开始搞北斗卫星的那个年代 ， 元器件领域有个“二八比例” ， 即正式应用到航天器上的元器件 ， 国产部分占比80% ， 进口部分占比20% ， 但花费却正好相反 。 在国家有计划地推进航天器用元器件国产化工作之初 ， 面临的一个很直接的问题是 ， 对于国产元器件 ， 航天器设计师普遍反映“不敢用、不好用、用不好” 。
“这是因为元器件研制和应用脱节了 。 ”元器件应用验证中心主任张洪伟说 ，“缺少了前期的应用验证 ， 很难保证它们能否胜任‘天上’的工作 。 ”
当时 ， 五院物资部在国内首次提出了航天器元器件应用验证的概念 。 五院物资部元器件应用验证技术带头人王文炎介绍 ， 应用验证就是连接元器件研制和应用的桥梁 ， 衔接了“脱节”的部位 。
随后 ， 宇航元器应用验证技术体系逐渐形成 ， 元器件应用验证中心应运而生 。 迄今 ， 元器件应用验证中心累计完成了1000多项国产元器件验证 ， 核心元器件的上星应用进程也大大加快了 。
为北斗锻造“中国芯”
谈起航天元器件国产化 ， 最广为人知的还是为北斗工程锻造“中国芯” 。
“早在搞北斗二号的时候 ， 上级就提出要求 ， 北斗工程的核心元器件 ， 一定要做到百分之百国产化 。 ”张洪伟说 。
北斗卫星用到的元器件数量庞大 ， 全部做到国产化 ， 难度之大可想而知 。 在各方大力支持下 ， 北斗二号的核心元器件国产化工程成为新型举国体制发挥作用的又一典范 。
北斗二号元器件的国产化应用验证项目 ， 是我国航天器元器件首次面向重大工程开展大规模国产化应用技术验证 。 这项工作循序渐进开展：先通过试验卫星 ， 率先实现了77项元器件国产化目标 ， 随后通过组网卫星 ， 完成了200多项国产化替代 ， 直到北斗二号工程最后一颗卫星发射上天 ， 核心元器件全部实现了国产化 。
根据元器件应用验证中心提供的数据 ， 北斗二号工程实现了291项国产关键元器件国产化 ， 将新研元器件工程应用转化率提升了5倍 ， 元器件新品批量供货率由不足30%升至90% ， 从研制到应用转化的周期由两年缩短为10个月 。
从北斗到空间站
北斗二号打了一场漂亮仗 ， 核心元器件的国产化成果随即应用到了北斗三号全球组网卫星中 ， 应用到了载人航天、遥感卫星等重大航天工程中 。 载人航天工程是一个复杂的系统工程 ， 空间站核心舱、载人飞船、货运飞船等航天器要具备开展空间实验、航天员生存生活等功能 ， 对电压提出了高要求 。
普通的卫星只需要28伏或者42伏的电压 ， 而载人航天任务中的航天器要达到100伏 。“以前都是买国外的 ， 现在不仅要自己搞 ， 还要做得更轻便 。 ”王文炎说 。
做验证方案的时候 ， 元器件应用验证中心调研了国内外大量关于电源转化器空间应用的失效案例 ， 研究了国外同类器件的可靠性测试试验要求 ， 编写了针对该器件的可靠性、环境适应性等方面的验证方案 ， 开发了模拟载人航天器应用的验证平台 ， 开展了大量的验证试验 ， 最终成功将其应用到天舟一号货运飞船上 。 此后 ， 载人航天工程的系列型号都将沿用这一国产化关键器件 。
随着元器件验证水平的不断提升 ， 元器件应用验证中心能力向外辐射到航空、船舶等领域 。 目前 ， 该中心正与中国商飞进行战略合作 ， 未来航天元器件抗辐射技术也将应用到国产大飞机上 。 （赵聪 李孟熹） 来源：航天科技网站

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