卷首語
1970年4月24日21時35分,酒泉發射場的指揮棚裡,空氣像凝固的鉛塊。王工發射場協調)的眼睛死死盯著計時器,紅色數字從“10”開始倒數,每跳一次,他的手指就攥緊一分——計時器旁的紙上,“第19秒:星地信號捕獲窗口”被紅筆圈了五遍,這是地麵站接收“東方紅一號”首組加密信號的關鍵時刻。
陳恒技術統籌)站在老鐘頻率基準專家)身旁,兩人麵前的1962年基準時鐘正發出穩定的“滴答”聲,表盤上5.000000000兆赫的頻率,是此刻唯一的“定心丸”。“要是第19秒沒信號,後麵再等就是37分鐘後的下一圈軌道。”陳恒的聲音壓得極低,棚外傳來運載火箭燃料加注的最後指令,370公裡外的太空,正等著這枚“中國星”的第一聲“問候”。
李敏算法骨乾)蹲在示波器前,手指懸在“信號放大”按鍵上方——屏幕上暫是一片雜亂的噪聲,她口袋裡的算法草稿紙,記著從“67式”迭代來的19層嵌套參數r=3.72),“第19秒,要是能看到108兆赫的加密波形,之前所有的苦都值了。”她的心跳和計時器的倒數疊在一起,越來越快。
一、發射前最後準備:信號捕獲的“萬事俱備”
1970年4月24日12時21時,“東方紅一號”發射進入最後9小時準備,地麵站與星地鏈路團隊圍繞“第19秒信號捕獲”展開全流程校驗——從37立方厘米加密模塊的最終通電檢查,到37赫茲頻率微調係統的參數固化,再到1962年基準時鐘的同步校準,每一步都按“毫秒級精度”推進,確保在升空第19秒的“黃金窗口”內,精準捕獲衛星發送的首組加密遙測數據。
加密模塊的“最後通電”驗證。15時37分,張工加密模塊總設計)穿著防靜電服,鑽進衛星總裝艙,將專用電纜接入37立方厘米的“太空密碼機”。通電後,模塊指示燈按“紅綠黃”順序閃爍代表“自檢加密啟動頻率同步”),示波器顯示加密算法已按19層嵌套邏輯運行,r值穩定在3.72。“之前擔心發射震動會讓模塊鬆動,現在通電正常,應該沒問題。”張工的額頭滲著汗,他用萬用表複測模塊供電電壓5v±0.01v),確認與衛星電源完全匹配,這是他第19次檢查這個模塊,每一次都像在“給孩子做體檢”。
頻率微調係統的參數固化。17時19分,老鐘團隊將37赫茲微調參數近地點+18.5赫茲、遠地點18.5赫茲)錄入衛星控製係統,同時將1962年基準時鐘的5兆赫信號,通過專用光纜傳輸至地麵接收站,確保星地頻率“同頻同源”。“衛星升空後,微調係統會自動按軌道參數調整頻率,我們要做的就是把‘基準’定死。”老鐘擰動基準時鐘的鎖定旋鈕,表盤上的頻率穩定度顯示為1x10??天,這是他從1962年到1970年,用8年時間打磨出的“精度標杆”。
地麵接收站的“窗口預判”。19時07分,李敏在地麵站調整示波器參數:觸發頻率設為108兆赫星地鏈路載波頻率),信號增益調至117db剛好覆蓋370公裡外的信號強度),同時啟用“加密信號識彆算法”基於“67式”抗乾擾經驗,能從噪聲中提取19層嵌套的信號特征)。“第19秒時,衛星剛突破音障,信號可能有0.37秒的延遲,我們要提前0.1秒啟動捕獲程序。”李敏在示波器旁貼了張便簽,上麵寫著“213519前0.1秒——啟動放大”,這是她根據19次模擬器測試總結的“捕獲訣竅”。
信號捕獲預案的“最壞打算”。20時37分,陳恒組織團隊召開最後一次預案會,明確兩種突發情況的應對:一是第19秒未捕獲信號,地麵站立即切換至“寬頻接收模式”帶寬擴至±37赫茲),等待37分鐘後衛星飛臨近地點時再次捕獲;二是捕獲信號但解密失敗,立即啟用備用密鑰基於蒙語諺語的19組備用密碼)。“我們做了19套預案,就是怕萬一,但最好的預案,還是第19秒一次成功。”陳恒的話裡帶著底氣,桌上的《信號捕獲預案手冊》編號“東捕7004”),記滿了19次模擬器測試的問題與解決方案。
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團隊成員的“心理調適”。發射前1小時,指揮棚裡沒人說話,卻有很多細微的動作:王工反複核對計時器電池,老鐘輕輕擦拭基準時鐘的玻璃罩,李敏摩挲著算法草稿紙上的“r=3.72”,張工攥著模塊的測試報告。“1969年在珍寶島,我用‘67式’傳過19次情報,從沒這麼緊張過。”張工的聲音打破沉默,李敏跟著點頭:“這次不一樣,衛星上天就回不來了,第19秒的信號,是它給我們的第一聲‘回信’。”
21時30分,最後準備全部完成:衛星加注燃料完畢,地麵站示波器進入“待命狀態”,1962年基準時鐘頻率鎖定,37立方厘米加密模塊通電正常——就等21時35分的點火指令,和第19秒的那束來自太空的加密信號。
二、升空過程:從點火到第19秒的“秒級煎熬”
1970年4月24日21時35分00秒,隨著“點火”指令下達,運載火箭尾部噴出橘紅色火焰,帶著“東方紅一號”緩緩升空。指揮棚裡的計時器開始跳動,從“0”到“19”,每一秒都像一個世紀,團隊成員的目光在計時器、示波器、基準時鐘間來回切換,心理經曆著“期待緊張煎熬”的劇烈起伏,每一秒的推進,都在靠近那個決定星地通信成敗的第19秒。
05秒:升空初期的“穩定觀察”。火箭離地後,計時器顯示“05”,地麵站的遙測數據顯示“火箭姿態穩定,速度780米秒”。王工鬆了口氣,之前擔心的“點火後姿態偏移”未出現;陳恒盯著基準時鐘,頻率仍穩定在5.000000000兆赫,“隻要基準不亂,後麵的頻率就有準頭”。李敏的手指仍懸在示波器按鍵上,屏幕上還是噪聲,但她知道,此刻衛星還在稠密大氣層中,信號會被電離層遮擋,真正的捕獲窗口還沒到。
610秒:突破音障的“信號空白”。計時器跳到“10”時,火箭突破音障,產生的衝擊波讓指揮棚的窗戶輕微震動。遙測數據顯示“衛星整流罩正常,速度2.3馬赫”,但地麵站仍未收到任何信號——這是預期中的“信號空白期”,因為音障產生的等離子體鞘會屏蔽電磁波。“彆慌,1015秒還是空白,15秒後信號才可能穿透。”老鐘提醒大家,他的目光卻沒離開基準時鐘,生怕這段時間頻率出現漂移。
1115秒:信號穿透的“期待升溫”。計時器顯示“15”,遙測數據傳來“衛星已穿出稠密大氣層,整流罩分離”。李敏立即按之前的計劃,提前0.1秒按下“信號放大”按鍵,示波器的增益瞬間提升,屏幕上的噪聲開始“跳動”——這是信號即將出現的征兆。“之前模擬器測試時,15秒後就會有微弱信號,現在應該快了。”李敏的聲音有些發顫,手心全是汗,陳恒湊過來,兩人一起盯著屏幕,連呼吸都放輕了。
1618秒:信號前兆的“緊張峰值”。計時器跳到“18”,示波器上突然出現一絲微弱的“波動”——頻率接近108兆赫,但強度隻有127db低於捕獲閾值117db)。“是它!但信號太弱了!”李敏趕緊調整增益,將閾值降至127db,同時啟動“信號累積”功能將0.1秒內的信號疊加放大)。老鐘立即查看基準時鐘,頻率仍穩定,“不是基準的問題,是衛星還在上升,距離太遠,信號還沒強起來”。指揮棚裡沒人說話,隻有計時器的“滴答”聲和示波器的電流聲,所有人的心跳都跟著屏幕上的波動起伏。
19秒前0.1秒19秒:捕獲窗口的“終極等待”。計時器顯示“18.9”時,李敏的手指按在“信號鎖定”按鍵上,眼睛死死盯著屏幕;王工的聲音幾乎要屏住:“快了,就差0.1秒!”19秒整,示波器上突然跳出一條清晰的波形——頻率108.0000185兆赫對應近地點+18.5赫茲微調),波形帶著19層嵌套算法的特征每個波峰間隔0.07秒,與r=3.72的迭代周期一致)!“抓到了!是加密信號!”李敏的聲音突然拔高,陳恒立即喊道:“確認頻率!比對基準!”老鐘快速核對:“108.0000185兆赫,與基準分頻信號差0.00001赫茲,是目標信號!”
第19秒的信號捕獲,不是“突然出現”的偶然,而是之前所有技術積累的必然——37立方厘米加密模塊的正常啟動,37赫茲微調係統的精準補償,1962年基準時鐘的穩定校準,還有團隊19次模擬器測試的經驗,共同在這一秒,實現了地麵與370公裡外太空的“第一次加密對話”。
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三、信號捕獲瞬間:技術驗證與團隊的“釋壓時刻”
“東方紅一號”升空第19秒,地麵站成功捕獲星地加密信號的瞬間,指揮棚裡的緊張氛圍瞬間被打破——但團隊沒有立刻歡呼,而是按“信號確認→頻率校準→解密驗證”的流程,快速完成技術驗證,確保捕獲的是“東方紅一號”的目標信號,而非乾擾。這個過程僅用了19秒,卻凝聚了團隊8年的技術積累,每個人的動作、表情,都帶著“踏實”與“釋然”,也藏著對之前所有付出的回應。
信號特征的“快速確認”。第19秒0.01秒,李敏立即調取信號的“三大特征”:頻率108.0000185兆赫符合近地點+18.5赫茲微調)、波形周期0.07秒對應19層嵌套算法r=3.72)、調製方式“移相鍵控”星地鏈路預設方式)。“特征全對!不是乾擾!”她快速在記錄本上畫下波形,旁邊標注“19秒捕獲,特征匹配”。陳恒湊過來,用放大鏡確認波形細節:“每個波峰的間隔都一樣,是我們的加密算法,沒錯!”指揮棚裡響起一陣壓抑的掌聲,有人悄悄抹了抹眼角。
頻率與基準的“精準比對”。第19秒0.07秒,老鐘將捕獲信號的頻率與1962年基準時鐘的分頻信號108兆赫)比對,差值僅0.00001赫茲遠低於±0.01赫茲的誤差允許範圍)。“頻率準得很!微調係統在工作!”老鐘的聲音帶著激動,他之前擔心發射震動會讓微調係統失效,現在數據證明,37赫茲微調不僅正常,還精準補償了近地點的頻移。“1962年的老鐘沒掉鏈子,衛星的微調也沒掉鏈子!”老鐘拍了拍基準時鐘,表盤上的頻率數字,仿佛也在為這個瞬間“喝彩”。
加密信號的“實時解密”。第19秒0.1秒,張工將捕獲的信號接入解密模塊,輸入預設密鑰基於蒙語諺語“gurɑngɑɑɑn”)。0.07秒後,解密模塊輸出數據:“溫度25c,電壓28.1v,姿態角0°”——與衛星發射前的預設狀態完全一致!“解密成功!數據對得上!”張工舉著解密結果,聲音有些顫抖,這是37立方厘米加密模塊第一次在太空環境下驗證成功,之前19次地麵測試的擔憂,在這一刻全部消散。李敏接過結果,反複核對:“溫度誤差0.1c,電壓誤差0.1v,解密誤差≤0.01,完美!”
信號強度的“持續監測”。第19秒0.19秒,李敏持續監測信號強度,從127db升至117db達到穩定接收閾值),且強度仍在緩慢上升衛星還在靠近地麵)。“信號在增強,說明衛星狀態穩定,鏈路沒問題!”她調整示波器的顯示模式,將信號波形定格在屏幕上,旁邊標注“第19秒捕獲,強度117db,持續穩定”。王工立即將這個數據記錄在《發射場信號捕獲日誌》編號“東捕700419”)上,這是我國航天史上第一組星地加密信號的正式記錄。