中国空间站飞行示意图


　 神舟五号飞船飞行示意图


　  天线网络研制人员正在进行技术讨论

　　在轨绕地飞行14圈，历时21小时23分钟，这是中国“飞天”第一人杨利伟在太空中留下的飞行数据。
　　2003年10月15日9时整，航天员杨利伟乘坐神舟五号载人飞船顺利升空，并于2003年10月16日早晨6时23分成功返回内蒙古主着陆场，神舟五号首次载人飞行任务取得圆满成功。这标志着中国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家，实现了中华民族千年的“飞天”梦想，是中国航天事业在进入21世纪后树立的一座新的里程碑。
　　到2023年10月15日，神舟五号载人飞船成功飞行已过去整整二十周年。二十年间，我国的载人航天事业取得了跨越式发展成就。在党的正确领导下，西安分院为我国载人航天工程任务的实施持续贡献着力量。
　　时间拉回到20年前，当时，面对我国首次载人飞行任务的巨大挑战，西安分院研制团队以国为重，牺牲小我、无私奉献，严守任务节点，潜心技术攻关，以严慎细实的工作作风、顽强的拼搏意志打造出高可靠产品，为神舟五号飞船配备了系统控制器及多功能显示器、天线网络，为我国首次载人飞船任务的圆满完成贡献了重要力量。
　　为飞船打造贴心、智慧的“随船秘书”
　　神舟飞船仪表系统在当时我国已成功发射的航天器中具有一定的开创性。它是一个起点高、技术难度大而且涉及多学科的综合电子应用系统。系统控制器和多功能显示器是该系统中的核心产品。
　　系统控制器是应用于载人航天任务中多功能智能仪表系统的重要设备，它上连数管系统，下接各下位机，是连接多个分系统的关键一环。它的接口复杂，信息处理量极大，是载人飞船的一条重要中枢神经，整个飞船所有数据，包括飞船的位置、速度、姿态、飞行圈数、时间、航天员生理参数、出舱服状态和其它分系统参数等，须经过其解析和规格化处理后才能显示在航天员面前。
　　多功能显示器是航天员与飞船进行人机界面交互的综合性、数字化的智能仪表。该设备通过文字、图形、动画的方式，显示飞船轨迹、姿态、飞行状态以及各分系统信息，可辅助航天员完成空间试验、出舱、对接等飞行任务。系统控制器和多功能显示器被称为航天员的“随船秘书”。
　　在神舟五号飞船任务中，西安分院研制的系统控制器和多功能显示器要真正和航天员一起执行任务。载人航天，人命关天。当时，飞船系统高度重视航天员在执行任务期间的生命安全，对产品的安全性、可靠性提出了近乎苛刻的要求。为了保证西安分院研制的系统控制器与多功能显示器的可靠性，确保显示的每一个数据准确无误，同时也为了给航天员提供更友善的人机界面，西安分院研制团队严格要求，对软件进行了非常细致的优化设计、测试和联试工作。
　　从2002年11月6日重新开展神舟五号软件项目设计，到2003年3月17日顺利通过软件评审的四个多月的时间里，西安分院研制团队展现了“四个特别”的载人航天精神，全力推进软件研制。2002年底，因为非典型肺炎疫情的蔓延，神舟五号飞船总体决定以集同攻关的形式将最短线的仪表系统研制在北京集中攻关完成，直至软件交付。在经历了漫长而艰苦的四个月后，2003年3月17日，神舟五号飞船仪表与照明分系统系统控制器和多功能显示器软件通过评审并顺利交付，为航天员打造了贴心智慧的“随船秘书”。该项目成员后获载人航天银质奖章一项，铜质奖章多项。
　　为飞船打造清晰畅通的“信号枢纽”
　　天线网络包含四个不同频段的网络，是神舟五号飞船返回舱上测控与通信分系统的重要组成部分，在飞船的主动段、轨道运行段、返回段及返回舱着陆后，能够把发射机发射的通信、测控、定位及求救信号通过此网络传送给指定的天线，再将从天线接收到的信号传送给指定的接收机。
　　在神舟五号飞船的返回舱内，测控与通信系统十分复杂，对天线网络的设计要求极其严格，要求天线网络同时具备信号合成与信号分解的功能。除此之外，还要求天线网络的损耗要小，信号之间的干扰要小，天线网络的体积要小，重量要轻，神舟五号天线网络研制的难度之大是前所未有的。
　　为了达到神舟五号飞船总体的技术要求，西安分院的研制人员在总结以往研制经验的基础上，根据每个网络的功能和具体指标要求，确定网络的布局和每个部件具体的性能指标，通过严格的试验和论证，解决了神舟五号载人飞船天线网络设计中存在的问题。
　　在神舟五号天线网络的设计中，首次应用的螺旋双工器不确定因素多，其设计让研制团队煞费苦心。为了解决问题，研制人员对螺旋双工器多个参数进行优化设计，反复试验，并在实践中摸索总结，掌握了相应的调试技术，最终圆满解决了问题，确保了天线网络的顺利交付，为神舟五号飞船打造了清晰畅通的“信号枢纽”。
　  神舟五号飞船研制中的故事
　　回首西安分院参与我国第一艘载人飞船神舟五号的历程，虽然时间已经过去二十年，但在整个任务中奋战的那些人、那些事至今回忆起来，依然印象深刻。
　　凌晨3点，他们用塑料盆阻挡北京冬夜的寒风
　　西安分院系统控制器和多功能显示器软件研制团队在北京集同工作期间，正值2003年的春节。为了完成任务，研制组的成员舍小家为大家，没有一个人回家与家人团聚。该项目负责人以及研制人员只在大年三十休息了一晚上，大年初一一早就又投入到紧张的工作中。项目组大部分人员每天睡眠不足6小时。
　　在集同工作期间，他们每天早上8点准时到航天城的实验室潜心研制产品，凌晨3点多才回到招待所，天天如此。北京的寒冬，风利如刀，她们都是早上带着自己的塑料脸盆，半夜回去的路上把它顶在头上，以抵挡刺骨割面的寒风。
　　0.5毫米，即使是最短线，质量标准也毫不放松
　　神舟五号飞船多功能显示器用的液晶显示屏，在做真空试验时，在液晶屏与钢化玻璃之间存在挥发物。针对这一问题，经过全面的分析和多次试验后，最终确定是因为显示屏使用了不符合要求的橡皮垫。另外，缓冲物厚度比两者之间的实际厚度小0.5毫米。别小看这0.5毫米，它将会在受到冲击时使液晶屏破裂。为了保证质量，该项目负责人与项目组成员不辞辛苦、多方调研，找到了合适的国产替代材料，解决了该项问题。
　　在研制过程中，研制人员在继承原神舟四号软件架构还是重新开发软件架构方面做出了重要的科学决策，为神舟五号软件研制工作这一当时神舟五号飞船研制的最短线任务做出了重要贡献。
　　体积缩小4倍，靠科学理论和试验验证说话
　　神舟五号飞船的返回舱是航天员的座舱，不仅要安全升空，还要安全返回，返回舱是飞船最小的舱，也是极为重要的舱，关乎任务的成败。因此，返回舱内的部件要求极其苛刻，需要体积小、重量轻，而且设备的性能指标要求高，可靠性要求非常严格。
　　为了达到这些要求，西安分院神舟五号飞船天线网络研制团队做了大胆的创新。在研制双工器的过程中，由于该双工器的两个频点离得很近，而且要求损耗小，隔离度高。为了达到要求，团队通过摸索发现使用特殊介质的谐振器可使双工器的体积缩小4倍，可以满足总体对双工器体积和重量的要求。但是国产介质材料在卫星上从未用过，在神舟五号飞船上敢用吗？
　　就在这时，西安分院天线网络研制负责人认为，敢不敢用，是要靠科学的理论依据和严格的试验论证来说话，既然从理论上认为这种材料是最好的选择，就应该试一试。最终，经过研制团队的精心设计和长达几个月的试验，研究出了一套解决这一问题的设计方法和工艺方法，得到总体的支持和肯定。
　　精心的软件设计，实现灵活性和可扩展
　　在神舟五号系统控制器、多功能显示器软件研制任务开始之初，团队重要的研制人员独立承担了多功能显示键盘的研制任务。神舟五号飞船仪表分系统软件具有逐步完善功能的特点。
　　面对压力和困难，研制人员和团队成员克服了软件研制周期短、质量要求苛刻以及调试和测试工作艰巨等问题，采用了科学的软件结构设计方法，精心设计软件模型，攻克软件技术难关，将各分系统参数和飞行事件使用文本库的方式规格化读取和编辑，实现了软件的灵活性和可扩展，保证了飞船仪表与照明分系统系统控制器和多功能显示器应用软件的高可靠和高安全性。
　　以神舟五号载人飞行的成功为新的起点，西安分院在后续的载人航天任务中逐步开拓，在继续承担仪表控制器软件以及天线网络研制的基础上，为神舟六号飞船研制了数据传输系统，从神舟七号飞船开始为我国历次载人航天工程任务的各飞行器研制了中继终端，并为我国已经发射的中继卫星研制了全部有效载荷，成为载人航天任务中各飞行器之间、飞行器与地面间通信的“太空天路”，为我国载人航天工程任务作出了突出贡献。
　　从神舟飞船到新一代载人飞船试验船，从天舟货运飞船到天宫目标飞行器，从天和核心舱到问天、梦天实验舱，从单体飞行到组合体长期稳定运行，从单人单天飞行到多人长时间驻留……在二十年的时间里，中国的载人航天工程任务以举世瞩目的速度快速推进，中国空间站也成为遨游在宇宙中最耀眼的空间飞行器之一。
　　从首次飞天到筑梦“天宫”，至今回望英雄们走过的足迹，仍然让人热血沸腾。作为托举航天英雄背后的科研人员，他们的成就同样值得被铭记。这些都激励着后来的航天人在航天强国建设的新征程上砥砺前行，在新时代新征程上谱写新的篇章。