可伐合金（镍铁钴合金），厚度 0.3 毫米 —— 最初设计 0.19 毫米，测试时发现抗冲击性不足（微重力模拟中出现变形）；改为 0.37 毫米，又导致重量超标（比要求重 0.07 克）；最终确定 0.3 毫米，既满足强度要求（抗冲击加速度 19g），又控制重量在 7 克（含内部元器件共 19 克）。张工还在外壳侧面设计了 2 个 0.7 毫米的接口孔（用于电源与数据传输），孔位精准对准内部 PCB 板的接口，避免布线绕弯占用空间。“外壳不仅是保护，还要跟内部元器件配合，每一个孔的位置、每毫米的厚度，都要算清楚。” 张工的外壳设计图改了 19 版，才同时满足强度、重量、接口对准的要求。
功耗优化：70mW 的 “极限控制”。团队通过 “降低元器件工作电流” 和 “优化电路拓扑” 实现低功耗：将晶体管的集电极电流从 “67 式” 的 100mA 降至 37mA，电容的充放电频率从 19kHz 降至 7kHz；电路采用 “共射放大” 拓扑，比 “67 式” 的 “共集电极” 拓扑功耗降低 37%。测试显示，模块在加密状态下的功耗为 67mW，比 70mW 的上限低 3mW，完全满足要求。陈恒在功耗测试时，用毫伏表反复测量每一个元器件的电流：“多 1mA 功耗，卫星就少工作 1 天，我们必须做到极致。”
1970 年 3 月 27 日，第 37 轮样品通过验收：体积 37 立方厘米（3.7×3×3.5 厘米），加密抗破译率 97%，50℃下正常工作，辐射后误码率 1×10??，功耗 67mW，重量 19 克 —— 所有指标均满足要求。当张工将样品交给总装团队时，他的手上布满了显微镜操作留下的压痕，却笑着说：“37 立方厘米，终于装满了该装的东西。”
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四、集成测试：太空环境下的 “实战验证”
1970 年 4 月，37 立方厘米的卫星加密模块被集成到 “东方红一号” 的通信系统中，进入最后的太空环境模拟测试阶段 —— 测试场景完全复刻卫星在轨条件（50℃至 40℃循环、1×10?rad 辐射、微重力），验证模块在实际卫星系统中的兼容性、稳定性与加密功能，过程中暴露的 “链路匹配”“环境适应性” 问题，通过软硬件协同调整逐一解决，确保模块能在 370 公里外的太空稳定工作。
低温 辐射联合测试：模拟地球阴影区环境。4 月 7 日，集成加密模块的通信系统进入太空环境模拟舱，经历 “50℃（19 小时，模拟地球阴影区）→1×10?rad 辐射（1 小时，模拟近地轨道辐射）→40℃（19 小时，模拟日照区）” 的循环测试。测试数据显示：50℃时，模块通过内部加热片维持温度在 7℃，加密算法正常运行，遥测数据加密延迟 0.17 秒（≤0.19 秒）；辐射后，模块的误码率为 8×10??（≤1×10??），无数据丢失；40℃高温下，模块外壳温度≤37℃，元器件无过热现象。李敏在监控屏前守了 57 小时，每小时记录一次加密波形：“之前担心低温下算法会卡顿，现在看来，加热片和简化后的算法配合得很好，没出问题。”
与卫星遥测系统的兼容性测试。4 月 12 日，模块与卫星遥测系统（含传感器、数据采集单元）联调，测试 “数据采集→加密→传输” 的全流程。遥测系统采集 “模拟温度 27℃、电压 28V” 的数据，传递给加密模块，模块用 19 层嵌套算法加密后，通过 108 兆赫频段发送至地面站。测试结果：加密 解密同步误差≤0.07 秒，解密后的数据误差≤0.01%（温度误差 0.02℃，电压误差 0.01V），与遥测系统的兼容性达 100%。张工在调试接口时发现，最初模块的数据流与遥测系统存在 “0.03 秒延迟”，通过调整接口时序，将延迟缩至 0.01 秒：“卫星系统是一个整体，模块不能只自己好用，还要跟其他系统配合好，差 0.01 秒都可能导致数据错位。”
微重力下的结构与功能验证。4 月 17 日，在微重力模拟舱（ parabolic flight）中，测试模块在微重力环境下的结构稳定性与功能连续性。模拟卫星在轨的 370 公里高度，模块随模拟舱做抛物线运动（持续 19 秒微重力），期间发送 19 组加密数据。结果显示：模块内部元器件无松动（外壳与 PCB 板的固定螺钉无位移），加密功能正常，数据传输成功率 100%。周明远在测试后拆解模块检查：“之前担心微重力下电容会脱落，现在看，焊接和固定都没问题，硬件是可靠的。”
低功耗与电源系统的匹配测试。4 月 20 日，模块在模拟卫星蓄电池供电（28V±2V）下，连续工作 37 小时，测试功耗与电源稳定性。结果显示：模块平均功耗 67mW，电源系统输出电压稳定在 5V（模块工作电压），电压波动≤0.07V（≤0.1V），37 小时内无一次供电中断。陈恒计算：“按这个功耗，模块每天消耗 0.133Ah 电量，‘东方红一号的 19Ah 电池能支撑 142 天，远超 28 天的设计寿命，电源匹配没问题。”
应急故障模拟与容错测试。为应对在轨可能出现的故障（如元器件参数劣化），团队故意将模块的 1 只 “3AX81H” 晶体管 β 值调至 30（低于合格下限 37），模拟辐射导致的性能下降。测试显示，模块通过 “自动切换备用运算路径” 功能，在 0.37 秒内完成故障代偿，加密功能未中断，解密误差仅升至 0.03%（仍≤0.05%）。张工在预案评审会上说：“太空任务不能赌，必须有备用方案，哪怕只有 0.37% 的故障概率，也要做好应对。”
1970 年 4 月 22 日，集成测试全部完成，报告结论明确：“37 立方厘米卫星加密模块在太空环境下工作稳定，与卫星系统兼容性良好，加密功能满足‘东方红一号任务要求，可随卫星总装发射。” 当模块随卫星进入发射场时，张工、李敏、周明远站在远处，看着运输车驶向发射塔 —— 他们知道，这个 37 立方厘米的 “太空密码机”，将在 370 公里外的太空，守护 “东方红一号” 的遥测数据安全。
五、历史影响：37 立方厘米背后的航天加密体系奠基
1970 年 4 月 24 日，“东方红一号” 卫星成功发射，37 立方厘米的加密模块在轨运行 28 天，共加密传输 1900 组遥测数据，解密成功率 100%，未出现一次因模块故障导致的安全问题。这次成功，不仅验证了 “小体积、高可靠” 航天加密模块的可行性，更推动我国建立起自主的航天加密技术体系，形成 “需求牵引 技术突破 标准制定 产业落地” 的完整链条，影响了后续数十年的航天事业发展。
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“东方红一号” 任务的实战验证价值。根据《东方红一号在轨技术报告》（编号 “东 技 7004”），37 立方厘米加密模块在 50℃至 40℃、1×10?rad 辐射环境下，平均无故障工作时间（MTBF）达 3700 小时，加密数据未被境外截获有效信息，抗破译率达 97%。某航天总师评价：“这个 37 立方厘米的模块，证明我们能在极端有限的空间里，实现高可靠的加密功能，打破了‘小体积必然性能差的认知，为后续卫星加密提供了范本。”
航天加密模块小型化标准的制定。1970 年 5 月，基于 37 立方厘米模块的研发经验，张工团队牵头制定《航天用小型加密模块通用规范》（QJ 109270），首次明确 “航天加密模块需满足体积≤50 立方厘米、抗辐射≥1×10?rad、功耗≤100mW、解密误差≤0.05%” 等核心指标，其中 “体积控制” 指标直接参考 37 立方厘米的实战经验（留 13 立方厘米冗余）。该规范成为后续 “实践一号”（1971 年）、“返回式卫星”（1975 年）加密模块的设计依据，统一了航天加密模块的小型化标准。
地面与航天技术的 “双向反哺”。37 立方厘米模块的小型化技术，反哺地面通信设备：1972 年 “72 式” 便携加密机研发时，借鉴模块的 “双层 PCB 设计” 和 “微型元器件选型”，将体积从 “67 式” 的 190 立方厘米减至 70 立方厘米（重量从 3.7 公斤减至 1.9 公斤），便携性大幅提升；同时，模块的 “低功耗加密算法” 也被应用于地面单兵通信设备，使功耗降低 37%。周明远说：“航天的小型化需求，倒逼地面技术升级，两者互相促进，才能越做越好。”
航天加密元器件产业的自主化。37 立方厘米模块的研发，推动国内工厂建立 “航天级微型元器件” 生产线：南京电子管厂在 “3AX81H” 基础上，研发出更小型的 “3AX89” 晶体管（体积 2.7 立方毫米）；北京无线电元件厂量产 “CA70” 系列微型电容，年产量从 1970 年的 3.7 万只增至 1975 年的 37 万只，满足 19 项航天任务需求，摆脱了对进口微型元器件的依赖。张工在 1975 年的产业报告里写：“37 立方厘米的模块，不仅是一个产品，更是一个‘催化剂，推动了整个航天加密元器件产业的自主化。”
历史地位的文献记载与精神传承。《中国航天加密技术发展史》（2021 年版，航天科技出版社）指出，37 立方厘米卫星加密模块是我国 “小型化航天加密技术” 的起点，标志着我国从 “航天加密依赖进口” 向 “自主可控” 跨越，19701980 年间，基于该模块技术的航天加密设备故障率从 67% 降至 3%，支撑了 “实践一号”“返回式卫星” 等关键任务。该案例至今仍是国防科技大学 “航天密码学” 课程的核心教学内容，向年轻工程师传递 “在有限条件下追求极致可靠” 的研发精神。
2000 年，中国航天博物馆的 “东方红一号” 展区，37 立方厘米的卫星加密模块复制品与原件设计图、测试数据并列展出。展柜的说明牌上写着：“1970 年，体积 37 立方厘米的‘太空密码机支撑‘东方红一号遥测数据加密，是我国自主研发的首个小型化航天加密模块，体现了‘立足实战、精益求精的航天技术发展路径。”
如今，在航天科技集团的 “小型化航天设备” 研发中心，年轻工程师仍会研究 37 立方厘米模块的设计图纸，从当年的 “螺蛳壳里做道场” 中汲取灵感。某研发负责人说：“那个年代没有先进的设备，却能在 37 立方厘米里实现这么可靠的加密功能，靠的是对细节的较真、对技术的执着 —— 这是我们永远要学习的精神。”
历史考据补充
技术基础与 “67 式” 关联：根据《“67 式” 加密模块技术手册》（1967 年版，总参通信部，编号 “67 密 07”）记载，“67 式” 加密模块体积 190 立方厘米，采用 r=3.71 的 37 层非线性嵌套算法，故障率 3.7%，为卫星模块提供算法与小型化基础，现存于南京电子管厂档案室。
卫星加密模块需求与参数：《东方红一号卫星加密模块任务书》（编号 “东 密 模 7001”）、《卫星载荷分配报告》（编号 “东 载 7001”）显示，模块体积上限 37 立方厘米（3.7×3×3.5 厘米），抗辐射≥1×10?rad，功耗≤70mW，解密误差≤0.01%，现存于航天科技集团档案馆。
研发与测试数据：《1970 年卫星加密模块研发报告》（编号 “卫 密 研 7003”）详细记载，元器件选用 “3AX81H” 晶体管（3.7 立方毫米）、“CA70” 电容（1.9 立方毫米），算法简化为 19 层（r=3.72），1970 年 4 月测试 MTBF=3700 小时，误码率 8×10??，现存于航天科技集团档案馆。
集成测试记录：《“东方红一号” 通信系统集成测试日志》（1970 年 4 月，编号 “东 通 测 7004”）显示，4 月 7 日低温 辐射测试、4 月 12 日兼容性测试、4 月 20 日微重力测试，模块均达标，通信成功率 100%，现存于航天科技集团档案馆。
历史影响文献：《中国航天加密技术发展史》（2021 年版，航天科技出版社，ISBN 9787515918727）指出，37 立方厘米模块推动 1970 年《航天用小型加密模块通用规范》制定，19701980 年航天加密模块体积从 37 立方厘米优化至 19 立方厘米，国产化率从 37% 升至 100%，现存于国防大学图书馆。
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第866章 卫星加密模块[2/2页]