aah怎么读那年那月——99年神舟一号飞船靶场保驾试验侧记

那年那月——99年神舟一号飞船靶场保驾试验侧记

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内容摘要：本文以第一视角记录作者99年参与神舟一号飞船靶场保驾试验的一些见闻，穿叉的叙述了在技术上缺少借鉴，工作上缺少仪器设备的情况下开发液浮IMU线路软件以及设计LTU电路的几例琐事，以点代面地反映了神舟一号飞船研制的艰难历程。

1999年7月23日，至今仍然深深的印在我的脑海中。我清晰地记得，那天早上，我们一行5人，坐着航天某所的中巴车，一起到了一个陌生的地方，那里正停着一列火车，火车很普通，甚至有些陈旧，铁轨的缝隙里稀稀拉拉的长着一些杂草。铁轨旁边的站台上，大家都行色匆匆，携带着行李，准备上车。天空上传来“啪啪啪”的响声，是执行任务的直升机。列车很长，尾部有几节平板车，上面放着我们的产品——“神舟一号”，我们就是为了完成保驾神舟一号飞船这项伟大而神圣的使命，从全国各地汇聚到了这里，踏上这不平凡的旅途。

匆匆的上了列车，按照事先安排的床铺，我们所一行5人都在一块儿，周围很多航天某所的同志，都是长期以来在试验中熟识的，大家坐在一起，谈笑风生，其乐融融。车厢内部是软卧车厢的结构，松木的门板感觉很厚重并散发着淡淡的松脂香味，洁白干净的床铺似乎更宽一些，听说列车是几十年前从兄弟国家进口的，难怪有一点古色古香的感觉。

很快，列车开动了，好长一段都是单轨，旁边长满了草，显然很偏僻和荒凉。虽然时间还早，可是经过叉路口时看到路旁武警战士的背部都是湿的，我这才意识到，其实天气还是很热的，毕竟是7，8月的北京，列车上好像没有空调，窗户开着，车行进时从窗户吹进来的风带走了暑气，使我们没有一点热的感觉。铁路上两边都是武警战士，背对着列车站着，似乎几十米就有一个，所经过的几个大小路口都是这样，几位年长的老专家告诉大家，这趟专列，是国务院特批的，二十多年来一直没有这个级别的专列，可见国家对这次试验任务的重视程度。

车开出北京不久，航天某院前院长，飞船总设计师Q总来巡查，嘱咐大家应该注意的事项，Q总满头花白的头发，两眼炯炯有神，说话平和，很是平易近人，让人如沐春风。后来到了西部某卫星发射中心，Q总在礼堂作动员报告，给大家讲述航天前辈们不怕苦不怕累顽强拼搏的事迹，讲述航天事业艰辛的发展历程，讲述“东方红一号”成功的伟大意义，讲述祖国航天事业发展中那些激动人心的岁月，使我们认识到肩上所担负的神圣使命，认识到这次任务对于我们国家、乃至对于历史的重要性。列车继续在飞驰，经过广袤无垠的大草原，不时可以看到点缀在草原上的低矮房屋，穿越没有丝毫绿色的大沙漠，瞥见沙漠中安静的骆驼，以及远处被黄沙埋的只剩1，2米的电线杆。

我们这支队伍里，年轻人居多，看得出，大家都很兴奋，热情洋溢。大概晚上8点多，车终于停了，当然是暂停，车走了一天需要补充水和必需品，工人师傅们正在拿着鎯头敲敲打打检查车况，我们下车到站台上活动，站台上站满了值勤警察，很多拿奇怪的目光望着我们，大概觉得这么重要的专列上下来一群青年男女，有点匪夷所思吧。车加了水，大概停了十多分钟就又开动了。

天越来越晚了，窗外一片漆黑，偶尔可见远处星星点点的灯光，大家都陆续的睡了，只有三三两两的睡不着的同事在低声的交谈，我躺在床铺上，很久没有睡意，回忆起这些年在IMU研制中的一些往事，我的心里久久不能平静......

我们所在飞船设计中承担了液浮IMU 的研制工作，我是94年11月参与该型号的，当时对这个型号一无所知，同一个课题组的同事们也和我一样，仅仅知道我们在研制飞船，可是飞船是什么样子，飞船又是由那些部分构成，我们的产品在飞船上起什么作用等等没有一点认识，后来在北京做试验时，有幸参观了前兄弟国家的飞船返回舱，黑乎乎烟熏过似的，像一个倒扣的碗，上面开了几个很小的圆形窗口，壁很厚，大概有7、8公分的样子，整体有1米多高，大概 2米多的直径，里面都是乱七八糟的导线，没有一样仪器设备，我惊叹了，“这样的东西原来也上过天”，那时，我才知道，我们的液浮 IMU将来也要装在这样的一个“碗”里，可是看起来，这个东西并不大，要装很多仪器设备，还要容纳航天员，可真是太挤了。

又说远了，还是继续说我们的事吧。我参与的课题全名叫Local Terminal Unit，翻译成汉语是本地终端单元，是液浮IMU和船上计算机交换信息的桥梁，功能为采集液浮IMU陀螺和加速度计通道的所有信息，在船上计算机需要时将这些信息传递出去。在现在看来这样的功能很容易达到，或者用单片机，或者用DSP，或者用FPGA，实现这样的功能都不是什么困难的事情，可是在94年，我们所还没有在其他型号上使用过单片机，甚至没有使用过一块可编程智能芯片，一切得从“0”开始。那时，也没有现在这样发达的网络，需要什么资料在网上都可以找到，我设计时依据的主要资料是在大学学过的那本《单片微机原理》，丁元杰主编，上海科技文献出版社出版的。因为LTU电路的主要功能是计数、状态采集和通讯，所以主要采用的芯片包括计数芯片，A/D芯片，以及串行通讯控制器芯片，CPU采用单片机8031，那时，可以买得到又可以找到资料的单片机也就是8031了。

根据任务功能，选定芯片设计电路，绘制PCB板图，编制程序等按部就班的做下来，其间充斥着各种各样的困难，最大的困难在于没有试验条件，不只是研究室以前没有过这样的课题，我们研究所以前也没有承担过这样的课题，既没有相应的仪器设备，比如单片机开发器、编程器等，现存图纸也没有可以借鉴的地方，更没有有相关经验的老师傅可以请教，智能芯片和软件在我们所是一个全新的领域，一切得从“0”开始。照着教科书里的内容，在完成LTU电路的雏形后，下面的调试程序和试验工作，没办法开展。进行了市场调研后，找到了几种开发设备，给室领导汇报并打了报告后，就只有等了，当时还不知道，买几台小设备要经过那么多手续以及足够长的时间。但是课题不等人，“没有条件创造条件也要上”，幸运的是我所在的模数转换工程组刚刚买来一台486计算机，准备用来做某型号电子箱的测试，刚好由我来负责，“工欲善其事，必先利其器”，我决定利用这个有利条件，先做测试设备，设计了一块ISA接口的422通讯板，编制上位机采集程序（模拟船上计算机）进行调试，调试过程其实就是一遍又一遍的试，可以用来测量的仪器是万用表和一台40MHz的模拟示波器，逻辑分析仪那种专用于数字电路调试的高档设备当时也仅仅是听说过，没有见过，更别说使用了。编程调试时很多信号都是一瞬即逝的，示波器那时还没有单次触发的功能，只能测试周期出现的信号，对于只出现一次或几次的数字信号根本无法观测到，不得已，只能采用软件编程的方法将很多信号变为周期性出现的，这样可以使用示波器采集到该信号，确定该信号逻辑功能以及包含信息是否正确，通过这种方式确定电路芯片是否正常，因为当时在市面上买到的芯片很多都是坏的，并且没有检测条件，这样的芯片真是害苦了人，我必须通过不断的修改程序，加电检测对应信号，这样一个信号，一个信号的检测。一遍又一遍的编程，修改，首先剔除坏芯片，将电路中使用的所用芯片都确认功能正常后才能进行软件的正式编程和调试。这样的工作方法也是在实际工作环境中逼出来的，一开始调试软件遇到了很多莫名其妙的问题，一步一步检查才发现一些芯片是有问题的，有些是在试验中损坏的，有些是拿到手就是坏的，这样的芯片对试验产生了很多误导，也耗费了大量的时间。经过一遍又一遍试验，终于将接口板的发送功能调通了，我至今仍清晰的记得那天晚上，当用示波器把发送的AAH信号读出来时我兴奋、激动的心情，因为，这是多少个白天黑夜加班加点看到的第一点曙光，有多少次晚上躺在床上，问题萦绕在脑海中，想睡也睡不着，想到一种方案马上起来写下来，第二天进行试验验证，很多方案最终都被推翻了，真是应了一句俗语：失败是成功之母。多少次的失败换来一星点的成功，我怎能不高兴、不激动呢？

单片机开发器还没有买回来，可是课题紧迫，时间不等人，室领导通过相关渠道，借来了一台编程器和紫外线擦除器，编程器可以读写EPROM，紫外线擦除器可以擦除程序，这就足够了，我在电子市场上拷贝了一张软盘，里面是ASM51和LH51 两个程序，用EDIT 编辑程序，ASM51进行编译，LH51进行链接，生成的HEX文件直接烧进 EPROM，在LTU电路实验板上进行调试。调试还是上面的方法，先通过软件编程、编译、链接、将代码烧录到EPROM，在硬件芯片的某些管脚输出特定的信号，用示波器观测，通过该信号是否正常确认芯片是否良好，之后才能试着调试一些软件的功能。最先调试的是LTU电路的通讯接口部分，因为，将通讯功能调通后，用计算机就可以接收到LTU电路板发出的信号，这样，很多信息，比如计数芯片8254的当前状态，就可以通过软件编程，将该信息送到计算机上，在计算机上显示出来，这样大大的方便了调试工作，不需要再借助示波器拐弯抹角的来观测信息了，也极大地扩展了可以观测的范围。

高速串口通讯功能、计数功能、A/D采集功能，状态判断功能，一个一个功能都逐渐实现了，总结实现的过程，体现了爱迪生先生的一句名言：成功，就是百分之一的灵感加上百分之九十九的血汗。后来，在LTU电路的功能中，总体又提出了进行加速度计温度补偿的想法，通过温度标定试验测试出加速度计输出的温度特性，并进行二次曲线拟合，给出一个公式，LTU电路要做的就是将当前加速度计的温度和加速度计通道的输出脉冲采集出来，并根据公式进行计算，最终给出修正了的加速度计脉冲增量值。LTU电路采用的8031芯片，长于控制，不长于计算，而且只有八位的二进制处理和计算能力，无法直接实现高精度浮点数的运算，必须先进行数制的转换。考虑到计算精度问题，采用3字节以上浮点数计算。8031要进行浮点数计算前，将使用的每一个数据都要从整型数转换为浮点数，之后根据公式进行浮点数的加减乘除等，计算完毕，再将浮点数转换为整型数，并且要综合考虑每次转化的舍入误差，在液浮IMU中，这样的舍入误差不能随便丢弃，以免导致累积误差太大，影响系统精度。经过不懈的努力，这样的功能也终于实现了，加速度计温度补偿程序后来还通过了空间软件中心的第三方评测，虽然仅仅使用于初样两套产品上，由于总体方案的改动，加速度计加上了温控，取消了温补功能，但这样的试验为以后各型号的温度补偿方案提供了有益的参考。

LTU电路的成功研制，液浮IMU线路软件的成功编制，让我松了一口气，终于可以稍微放松一下了，但后面的一系列总体匹配试验还是让我放松了的神经立刻又紧张了起来，一个新的事物总是要经历风风雨雨，必须要经过足够多的磨合和完善，LTU电路以及液浮IMU线路软件也在一系列的试验中不断的改进，直至成熟。有些问题的处理必须具备相应的技术条件和测试手段，LTU电路的功能中有一项指标，那就是响应时间，任务要求，船上计算机周期性通过与LTU的串行通讯口向液浮IMU发出握手信号，当LTU收到后，要求在规定窗口时间内向控制器发送数据信息及自检状态信息。这一功能通过软件指令运行时间的计算完全可以分析出来，但在实际中要测试响应时间，我们没有测试手段，因为，我们所没有数字存储示波器，而用模拟示波器无法测量。为了测试这一指标，室领导费了很大周折从其他单位借了一台HP数字存储示波器，才将这项功能成功的进行了测试和确认。

在LTU电路和液浮IMU软件的研制过程中，许多次经历过上面类似的情形，面对“四个没有”(1.没有图纸（没有单片机、智能芯片等方面的成熟设计，没有软件产品）；2.没有资料(当时还没有网络，芯片资料都不容易找到)；3.没有仪器设备(借）；4.没有老师傅可以请教和商量。）的现状，我总是用淮海战役的胜利鼓励自己，陈老总说过，“淮海战役的胜利是人民群众用独轮车推出来的”。独轮车都能创造胜利，还有什么困难克服不了呢?虽然条件十分艰苦，但只要信念坚定，各方面团结协作，没有条件，因陋就简创造条件，总会找到解决问题的办法。靠着这个信念，虽然LTU电路和IMU软件的研制工作十分艰难，但一直在向前推进着。

LTU电路功能的实现依赖于硬件和软件的和谐配套，液浮IMU的所有信息都必须通过LTU电路才能准确的传送到船上计算机，而液浮IMU所给出的姿态信息又是飞船返回时导航的重要依据，因此LTU 电路的配置软件——液浮IMU线路软件定位为最高级别的软件，当LTU电路硬件设计完成后，功能必须依赖于软件才能实现。液浮 IMU 线路软件也是在一系列试验中不断改进和完善的。我记得有一次，在航天某所液浮 IMU 与 GNC 分系统联机测试后，GNC 分系统的几位负责人指出，液浮IMU在试验中出现了大数，经过数据分析和状态核查，发现在试验中有一次掉电，大概几十毫秒，由于掉电造成了LTU电路的复位，而LTU电路在上电重新工作后发出的第一个数据是不确定的，因为LTU电路功能要求，在船上计算机给出握手信号后LTU应该送出两次采样脉冲的增量，既然是增量，那就是第二个数减去第一个数，而在上电后第一次握手信号来时，LTU可能进行了采样也可能没有进行过一次采样，所以输出的只能是内存的初始化数据0或者是一次采样8254 后给出的数据，这个数据就可能是个大数。问题分析清楚后，几位专家立刻提出飞船在天上如果出一个大数可能导致姿态完全改变，不知飞向何方，所以大数不能有，那么我们提出，在第二次采样以前给出数据0，因为在只有一次采样或没有采样的情况下，无法作减法求增量，专家们经过协商认为，这样也不合适，飞船在天上速度很高，两个采样飞船就飞出几千米了，这样误差太大，会导致失控，要求尽可能的减小误差，所以只要LTU上电工作以后来了握手信号，就必须及时给出上电到握手信号来时所采集到的脉冲数（不是增量），基于这样的要求，在对8254的功能进行了一番挖掘后，通过修改液浮IMU 线路软件，这一“特别”功能还是成功实现了。当然，由于这次掉电，液浮IMU还对电源进行了改进，加入了储能环节，以应对有可能产生的瞬时掉电。

通过一次又一次的匹配试验，暴露出一个又一个的问题，一个又一个逐一的解决和完善，我们的产品在不断成熟。象上边那样的例子实在是太多了......

“咣当，咣当”，朦胧中，列车又停下了，加了水，进行了安检，继续上路。到了一个不起眼的小站后，路边执勤的警察不见了，换了一队解放军战士，原来，就要到终点了，几天的行程就要结束了，我们的任务在行程结束后才能开展。

到了西部某卫星发射中心，开始的几天，卸车、安排房间、靶场教育、相关准备等，利用空闲时间，我们参观了东方红一号发射塔、神舟飞船发射塔、垂直组装大厅等，去烈士陵园祭奠了聂帅及长眠在那里的先辈们，这使我们对发射中心有了更多的了解，也使我们认识到我们所参与的工作是一项中华民族的伟大事业，我们在继承先烈遗志，开拓未来。

卫星发射中心并不大，像一个干净的集镇，大概半个多小时就可以走遍，出了中心，到处是灰蒙蒙的戈壁滩，能看到的唯一绿色是那生命力极强的骆驼刺，一丛丛一簇簇星星点点的撒在戈壁滩上。中心内部有一条小河穿过，河边有一片片茂盛的芦苇，河道里还有那比榆树皮还要粗糙的胡杨树，号称“活着一千年不死，死了一千年不倒，倒了一千年不朽”，在那样恶劣的环境中能存活下来已经很不容易了。戈壁滩的空气非常干燥，我到那的第二天，就开始流鼻血，虽然加大了喝水量，嘴唇还是干裂了。戈壁滩的太阳特别毒，早上7，8点钟太阳晒在胳膊上就开始感觉到火辣辣的疼了。虽然试验队配发了帽子和防晒霜，好多人还是被晒脱了一层皮。戈壁滩的天空非常明净，常常没有一丝云彩，广袤的苍穹下，一切都显得矮了，那一百多米的飞船发射塔，看上去只有两三层楼那么高。

我们的工作都集中在测试大厅，一楼拐角有一间专用办公室用来测试液浮 IMU，我们前几天的主要工作就在那里完成，房间里有完善的配电设施，还有测试液浮IMU的专用平台，我们连接好电源，接好液浮IMU本体、电子箱以及测试用电缆，按部就班的进行测试。被测试的有两套产品，一套是参与神舟一号飞行试验的主份产品，一套是备份产品，两套产品均进行了各项参数的测试。很快我们的产品就测试完成，所有指标满足要求，等待各部件测试完成后与分系统联试，在这段时间内，我们还是和大家一样，每天吃完早饭，乘车到达办公现场，进行“回想”，想想还有什么问题没有，还有什么可疑点、不确定因素，务必将所有的问题都在发射前消除掉，有时也到大厅内走走，飞船的总装在大厅中部，无关人员一律不得进入，只有在向返回舱安装液浮IMU产品的时候，可以让我们进入现场进行观看，除了总装工人，飞船是不允许其他人触摸的。很多闲暇时间，我们都是站在玻璃窗外，看着总装工人师傅们一丝不苟的装配飞船。飞船就像android系统开机时的那个小机器人，圆圆的脑袋是返回舱，后边是推进舱，在发射时前面还会接上一段象圆筒的东西，那是留轨舱，将来是留在太空中，准备组装以后的空间站。当时我们对飞船的认识就是这样，更多的认识是在后续的工作中逐渐积累起来的。

11月20日凌晨6点，神舟一号顺利升空并进入预定轨道，当晚，我辗转反侧，心提到了嗓子眼，因为我们所的产品——液浮IMU在返回时才会被使用。21日凌晨3时，地面控制中心向飞船发出返回指令，在太空转了19个小时后，神舟一号安全返回，落地精度在设计范围之内，我长长的松了一口气，激动和兴奋之情无以言表，神舟一号的首飞成功令全中国人民为之振奋，全世界华人为之自豪，标志着我国载人航天技术的重大突破，是航天史上的重要里程碑。那一刻我为自己是一个航天人而深感骄傲，我为自己能参与这一中华民族最伟大的事业而深感荣幸，虽然经历了风风雨雨，艰难挫折，我们的事业还是在不断前进。从无人飞船到载人飞船，从一人到多人，从一天到多天，从神舟到天宫、到嫦娥，祖国的航天事业蒸蒸日上，刚刚进行的“神舟九号”载人飞船成功的进行了交会对接及各项试验，又一次振奋和鼓舞了全中国人民，值此飞船工程20周年之际，回想曾经奋斗过的日子，回想老师傅、老专家的谆谆教导，回想曾经的失败和成功，再看看周围正在茁壮成长的年轻一代，看看祖国红红火火的航天事业，我想说：我骄傲，我是航天人。

后记

文章写于2012年，为载人飞船工程20周年纪念征文而作。今年2023年，载人工程已经整整31年，此文经过保密审查和修改，可以公开发表。

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资料来源：新华社、人民日报、央视网、新华网、共产党员网

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分类：中文词典日期：2024-11-24 浏览：23 评论：0

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