卷首语
1970 年 3 月 12 日 9 时 07 分,北京航天技术研究所的模块设计室里,张工(卫星加密模块总设计)的掌心托着一个金属方块 —— 长 3.7 厘米、宽 3 厘米、高 3.5 厘米,体积刚好 37 立方厘米,比常见的火柴盒大不了多少。这个被称为 “太空密码机” 的卫星加密模块,外壳是 0.3 毫米厚的可伐合金,表面刻着细密的散热纹路,边角被打磨成圆角,避免安装时划伤卫星内壁。
陈恒(技术统筹)凑过来,用尺子反复测量尺寸:“总装部门给的上限就是 37 立方厘米,多 0.1 立方厘米都塞不进卫星。” 他手指敲了敲模块侧面的接口:“里面装着加密算法、放大电路,还要扛 - 50℃低温和辐射,这么小的空间,比‘67 式’的加密模块难十倍。”
李敏(算法骨干)正用示波器测试模块的加密波形,屏幕上 108 兆赫的信号带着非线性算法的特征 —— 这是从 “67 式” 的 r=3.71 参数简化而来,却要在比 “67 式” 加密模块小 19 倍的空间里运行。“要是算法出错,卫星传回来的轨道数据就可能被截获。” 她的声音压低,目光紧盯着波形,生怕错过任何异常 —— 这个 37 立方厘米的金属块,装着 “东方红一号” 遥测数据的 “安全锁”,也装着团队近两个月的心血。
一、技术基础:从 “67 式” 到卫星加密的技术迁移
1970 年 1 月,卫星加密模块研发启动前,技术团队的核心思路是 “地面技术航天化”—— 将 1967-1969 年 “67 式” 通信设备的加密技术(非线性算法、硬件小型化经验),迁移至卫星场景,再针对 “37 立方厘米体积限制”“太空环境” 进行适配,避免从零研发的风险。这种 “继承 - 升级” 的路径,是模块能在短时间内完成的关键,也确保了技术的成熟度。
“67 式” 的非线性加密算法是核心基础。“67 式” 采用的逻辑斯蒂映射方程(x???=rx?(1-x?),r=3.71),在珍宝岛实战中验证了抗破译能力(苏军破译时长超 37 小时)。李敏团队在设计卫星加密模块时,保留了这一核心算法,但针对卫星窄带宽(108 兆赫)和小体积硬件,将嵌套层级从 37 层简化至 19 层,运算步骤从 19 步减至 7 步。“算法不是越复杂越好,37 层嵌套在‘67 式’的硬件上能跑,但卫星模块的运算能力只有‘67 式’的 1/7,必须简化。” 李敏在算法推导笔记里写,她用算盘反复验证,确保简化后的抗破译率仍达 97%(与 37 层相当),这为卫星加密模块的算法部分奠定了基础。
“67 式” 硬件小型化经验的迁移。1967 年 “67 式” 研发时,周明远团队将加密模块体积从初代的 370 立方厘米(37×10×10 厘米)减至 190 立方厘米(19×10×10 厘米),积累了元器件选型、PCB 板布局的小型化经验。在卫星模块研发中,这些经验被直接应用:比如选用 1969 年改进的微型电容(体积 1.9 立方毫米,仅为 “67 式” 电容的 1/10)、1970 年初定型的 “3AX81H” 晶体管(体积 3.7 立方毫米,比 “67 式” 的 “3AX81” 小 67%),PCB 板采用双层设计(“67 式” 为单层),将电路面积从 19 平方厘米缩至 7 平方厘米。周明远在硬件设计图上标注:“每一个元器件的位置都要算到毫米,37 立方厘米里,没有多余的空间。”
“67 式” 的环境适配经验提供参考。“67 式” 在珍宝岛 - 37℃低温、67% 湿度环境下的改进(如晶体管保温、引脚镀金),为卫星模块的太空环境适配提供了初步思路。针对太空 - 50℃低温,团队借鉴 “67 式” 的保温逻辑,在模块内部贴 0.07 毫米厚的聚酰亚胺加热片(功率 0.07 瓦);针对辐射,参考 “67 式” 引脚镀金的抗氧化经验,将模块内部所有焊点涂覆 0.03 毫米厚的抗辐射涂层(铅锡合金)。张工在环境适配方案里说:“地面的低温和潮湿,跟太空比是小问题,但解决思路是相通的 —— 找到环境对硬件的影响点,再针对性防护。”
“67 式” 的国产化供应链保障生产。“67 式” 的核心元器件(如 “3AX81” 晶体管、微型电容)均由国内工厂量产(南京电子管厂、北京无线电元件厂),这为卫星模块的元器件供应提供了保障。当 1970 年 2 月需要微型元器件时,南京电子管厂能在 72 小时内提供 “3AX81H” 晶体管样品,北京无线电元件厂能生产体积 1.9 立方毫米的电容,避免了依赖进口导致的延误。陈恒在供应链协调会上说:“‘67 式’把国产化的底子打好了,现在卫星模块才能在短时间内拿到需要的元器件,这是我们的底气。”