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第846章 卫星遥测数据加密方案初稿(1/2)

卷首语

1968年10月19日深夜,中科院卫星研究所的实验室里,台灯的光在“67式”设备接口清单与卫星遥测模块间打了个折。周明远的指尖捏着一枚刚焊好的转接插头,金属触点还带着烙铁的余温——这是为兼容“67式”第19号数据接口做的第7版样品,前6版要么因电压不匹配烧了模块,要么因协议不兼容传不出数据。

李敏趴在满是公式的草稿纸上,笔尖在“遥测帧加密逻辑”旁标注:“沿用‘67式’非线性方程密钥,帧头嵌入‘ɑrɑl=3’蒙语标识”——这样既能用成熟的地面加密体系,又能让卫星数据与“67式”地面站无缝对接。老张攥着《“67式”接口技术手册》,第37页的“应急电源接口参数”被红笔圈出,卫星遥测的12V供电与“67式”的24V不兼容,这个看似微小的差异,可能让整个加密方案功亏一篑。

当实验室的挂钟指向凌晨3时,周明远终于将转接插头插进“67式”的第19号接口,卫星模拟遥测数据通过转换器涌入“67式”的解密模块,屏幕上跳出“数据解密成功”的绿色字样。李敏突然红了眼眶——三天前,他们还在为“是改‘67式’还是改卫星”争论,此刻37项接口的兼容之路,终于在草稿纸与焊锡的交织中,踏出了第一步。

一、需求催生:卫星遥测的加密缺口与“67式”的技术锚点

1968年7月,“东方红一号”卫星预研组的一份遥测安全报告,让技术团队陷入沉思:卫星传回的轨道参数、设备状态等遥测数据,若不加密,苏军“拉多加-4”截获系统可在37分钟内解析,而当时的卫星通信方案中,仅考虑了“信号传输”,未纳入“数据加密”——就像“用大喇叭在广场上念情报”,毫无安全性可言。

“67式”的地面优势成了唯一参照。老张翻出1968年春季“67式”改进型的实战报告:其非线性加密算法被截获概率0.37%,37种加密模式覆盖高原、雪地等场景,且已在19个边境哨所列装,地面站的解密设备都是基于“67式”的密钥体系。“如果卫星遥测能兼容‘67式’,不用重新建解密体系,能省至少19个月。”他在方案论证会上的提议,让“兼容‘67式’”从“备选思路”变成“核心目标”。

苏军卫星遥测的加密进展,成了紧迫的压力。1968年8月,截获的苏军“宇宙-217”卫星遥测数据显示,其采用“帧加密+动态密钥”,抗截获能力比我方现有方案高17倍。某航天专家在分析后警告:“若我方卫星遥测裸奔,不仅轨道参数会泄露,设备故障也会被敌人预判,整个卫星任务都可能暴露。”

兼容的核心矛盾集中在“37项接口”。“67式”的接口体系涵盖电源(24Vdc)、数据(RS-232前身)、控制(模拟信号)等37项,而卫星遥测模块的接口参数完全不同:电源是12Vdc,数据是脉冲编码调制(p),控制是数字信号。周明远在对比表上画了37个红叉:“要么改‘67式’的接口,要么给卫星加转接模块,改‘67式’不可能——全国19个哨所都在用,改一个要动整个体系。”

1962年的技术教训再次警醒团队。老张翻出“62式”设备在高原的适配档案,当年因“地面设备与高原环境接口不兼容”,导致5个哨所通信中断。“1962年我们吃了‘不兼容’的亏,现在不能再犯。”他将两份“接口不兼容”的报告叠在一起,红色标注的“适配失败”字样,让团队坚定了“卫星侧做兼容”的决心——改卫星方案,虽难但只需要动一次,改地面设备则要动成百上千台。

1968年9月,卫星遥测加密方案研发组正式成立,老张统筹,李敏负责加密算法(兼容“67式”非线性方程),周明远负责硬件接口兼容(37项接口的转接模块),其其格负责蒙语加密标识的适配(延续混合加密逻辑)。启动会上,老张把“67式”的接口手册和卫星遥测模块放在桌上:“我们要做的,是让地面的‘老伙计’和天上的‘新朋友’说上话,而且说的是只有我们懂的秘密。”

二、接口兼容的攻坚:37项差异的逐个突破

1968年9月10日,研发工作在“接口参数比对”中启动。周明远带领硬件组,将“67式”37项接口的参数(电压、电流、协议、阻抗)逐一拆解,与卫星遥测模块的参数对比,发现19项是“硬差异”(如电源电压、数据格式),18项是“软差异”(如控制信号时序、校验方式)。“最难的是电源接口,”周明远在日记里写,“卫星是12V,‘67式’是24V,直接接会烧模块,加转换器又怕影响供电稳定性。”

电源接口的兼容率先突破。周明远借鉴“67式”越冬测试的电源补偿思路,设计了dc\/dc转接模块,输入12V(卫星),输出24V(“67式”),功率37w,刚好满足“67式”解密模块的功耗需求。第一次测试时,模块因散热不好烧了,他在模块外壳加了0.37毫米厚的铝制散热片,再次测试时,温度稳定在47c,完全符合要求。“1962年高原测试用加热片,现在用散热片,都是和环境打交道。”他的这个设计,后来成了卫星与地面设备电源兼容的标准方案。

数据接口的协议兼容更复杂。“67式”用的是“异步串行协议”(波特率1200),卫星遥测用的是“p同步协议”(速率4800),两种协议无法直接通信。李敏带领软件组,在卫星侧加了“协议转换软件”,将p数据转换成“67式”能识别的串行数据,同时在数据帧头加“同步码”(用“67式”的密钥生成,如0x37),确保“67式”能准确接收。其其格则在同步码后加了蒙语标识“ɑrɑl”(对应3),作为“加密帧”的隐蔽标记——敌人即使收到数据,也会把“ɑrɑl”当成无效字符。

控制接口的兼容藏在“时序调整”里。“67式”的控制信号是“正脉冲触发”(脉宽10s),卫星遥测是“负脉冲触发”(脉宽5s),时序不匹配会导致控制指令失效。周明远设计了“脉冲转换电路”,将负脉冲转成正脉冲,同时把脉宽拉长到10s。测试时,“67式”通过转换电路向卫星模拟模块发送“启动加密”指令,模块立即响应,指示灯亮起——这个困扰了团队7天的难题,终于在“脉冲转换”中解决。

“冗余设计”应对接口失效风险。团队在37项接口中,选了7项关键接口(电源、主数据、控制、应急数据等)做备用,比如主数据接口(第19号)失效时,自动切换到备用接口(第37号),备用接口的协议和主接口一致,只是物理位置不同。“战场上没有万无一失,留个备用才能保命。”老张的这个要求,让方案的可靠性从90%提升至97%。

1968年10月5日,37项接口的兼容模块全部完成。周明远将转接模块、协议转换器、脉冲转换电路整合在一起,做成“卫星-‘67式’兼容单元”,体积仅1.9立方分米,重量0.37公斤,完全符合卫星的载荷要求。当他把兼容单元接到“67式”和卫星模拟模块之间,数据开始顺畅传输,李敏激动地说:“现在,天上的data能和地面的‘67式’说上话了!”

三、加密方案的设计:地面技术的太空适配

1968年10月8日,加密方案的核心逻辑在“继承与适配”中确定。李敏的思路很清晰:卫星遥测数据按“帧”加密,每帧37字节(对应“67式”的37种加密模式),帧头是“同步码+蒙语标识”(0x37+“ɑrɑl”),帧体用“67式”的非线性方程加密(r=3.7,x?=0.62,源自1962年核爆参数),帧尾是“67式”的校验码。“不是重新发明,是把地面的加密逻辑搬到太空,再适配卫星的特点。”她在方案初稿里写。

遥测数据的“分级加密”贴合实战需求。卫星遥测数据分三类:关键数据(轨道参数、设备故障)用“67式”最高级别的“混沌加密模式”(第37种),普通数据(温度、电压)用“基础跳频模式”(第7种),冗余数据(重复帧)用“简易校验模式”(第19种)。这种分级,既保证关键数据安全,又节省卫星算力——卫星的运算能力有限,无法全程用复杂加密。

“抗太空干扰”的优化是卫星特有的需求。太空的高能粒子会导致数据位翻转,李敏在加密帧中加入“37位纠错码”(对应37项接口),即使1位出错,也能自动纠正;同时借鉴“67式”的“动态调整”逻辑,卫星每绕地球19圈(约37小时),自动微调一次加密方程的r值(±0.01),避免长期使用导致规律泄露。“地面的干扰是人为的,太空的干扰是自然的,两种都要防。”李敏的这个设计,在后续的模拟测试中多次挽救出错的数据。

蒙语标识的“隐蔽作用”再次发挥。其其格在帧头加入的“ɑrɑl”(河流,对应3),不仅是加密标识,还能“迷惑敌人”——即使敌人截获数据,也会把“ɑrɑl”当成遥测数据的正常字段,不会联想到是加密标记。测试时,“假想敌”团队果然忽略了这个标识,花了19小时才意识到“ɑrɑl”的特殊意义,此时关键数据早已传输完成。

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