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太空之上镌刻“中国精度”

追记中国科学院院士李济生

邹维荣 韩阜业 《 人民周刊 》(

    有一位杰出的航天科技工作者建立的“三轴稳定卫星姿控动力对其轨道的摄动力模型”,解决了卫星近地点异常变化难题,填补了国内空白;他主持开发的人造卫星精密轨道确定系统,突破了多项技术难点,把我国人造卫星精密定轨技术推向世界前列;他总结自己的理论研究和实践成果写成的《人造卫星精密轨道确定》,成为世界航天测控史上不多见的一部学术专著。

    他,就是中国科学院院士、我国人造卫星轨道动力学和卫星测控专家李济生。2019年7月28日,和卫星打了一辈子交道的李济生,因病在北京逝世,享年77岁。

    坚定的信念:“把中国的精密定轨技术搞上去”

    50年前,同样是盛夏时节,李济生大学毕业后主动申请来到中国第一座卫星测控站,从事卫星轨道计算工作。

    当时,我国的第一颗人造地球卫星即将发射,全中国没有一位卫星轨道计算专家,国外对我国严格技术封锁。没有任何资料,李济生和同事们自己编程序、搞方案;没有实践经验,他们就边工作,边积累,借助一台手摇计算机,一个多月后拿出了一次性通过的轨道设计方案。

    1970年4月24日,我国自行研制的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功。中国从1967年开始建设自己的航天测控网,1970年正式投入使用。彼时,美国的航天测控技术水平已超前我国一二十年。

    李济生为此深感焦虑:如果不能精确地计算出卫星在太空运行的轨道,就不可能满足后续卫星发射测控任务和卫星应用对定轨精度的要求。

    从此,他一面投入新型号卫星测控任务紧张的准备工作中,一面不断积累精密定轨知识,为日后开发精密定轨方案作技术储备。一年攻关,李济生分析、推算了大量数据资料,终于算出我国第一颗人造卫星的定轨误差。从那时起,我国对近地卫星轨道精度误差有了初步的数值概念。

    随着李济生卓有成效的研究,我国定轨精度逐步提高,但与国外相比,还有不小差距。于是,他将求学的目光投向了更高远的地方。

    1978年9月,李济生参加国内首批出国留学人员考试并被录取。李济生心中的目标执着而明确:“研修精密定轨理论,把中国的精密定轨技术搞上去。”

    1984年,李济生终于选取对口专业,跨进大洋彼岸一所名校的大门。在进修的两年里,李济生没有节假日,无暇顾及旖旎的异国风光,甚至连写封家书也顾不上。1986年,李济生婉拒导师的挽留,毅然回到祖国的怀抱。他忘不了临回国前一位老华侨的话:“国内每升空一枚火箭,我们这些海外游子的腰就又挺直了一截。”

    铿锵的脚步:“外国人能做到的,我们也能做到”

    1975年,我国航天事业取得大丰收。这一年,我国成功发射了3颗近地卫星。人们沉浸在成功的喜悦之中,李济生和同事们却意外发现,卫星近地点高度逐日升高。从理论上分析,卫星在运行过程中受大气阻力影响,近地点高度应该越来越低。

    李济生决心依靠自己的力量解开这个谜。他一头扎进谜团里,连续几日彻夜不眠,反复查阅有关资料,反复和同事们研究探讨。

    几个月后谜团解开。卫星轨道出现反常,是控制卫星姿态的喷气管产生的姿控力所致。由于作用力很小,人们在设计时忽略了。然而就是这轻微的作用力,使卫星轨道近地点高度逐日升高。

    李济生再接再厉,对此领域作深入研究,又研制出卫星姿态控制对卫星轨道摄动的动力学模型,填补了我国同类动力学模型的空白,使卫星定轨精度提高了一倍。

    此后,他又主持开发了“微分轨道改进和摄动星历表计算”卫星轨道确定方案。这一方案首次用解析法导出了大气阻力短周期摄动的计算公式,使我国人造卫星定轨精度大幅提高。

    1981年年底,我国首颗地球同步通信卫星发射准备工作进入冲刺阶段。地球同步通信卫星的测控技术是世界航天测控领域的难题,只有少数几个国家掌握。

    在发达国家,通信卫星的测控是用全球布站的测控网完成的,而我国卫星地面测控网只限于本土的测控站,可控弧段极其有限,测控过程必须高度自动化。但卫星测控中心仅有性能落后的320计算机,运行速度每秒28万次,内存和速度远远不够。

    我国有关部门多次与外商洽谈高性能计算机的进口事宜,均被对方拒绝。西方大国的技术封锁,激起了李济生和同事们为国争光、开拓创新的豪情:“外国人能做到的,我们也能做到;外国人做不到的,我们也要做到!”

    在随后的一年时间里,李济生以惊人的毅力,攻克了道道难关,成功地编制出通信卫星测控软件调度程序,圆满解决了计算机容量小、速度低的难题,终于使我国第一颗地球同步通信卫星成功地定点于距地球3.6万公里的赤道上空。

    高尚的品格:“我愿用肩膀为年轻人搭起攀登云梯”

    十多项高等级科研成果创造者、首届航天基金奖获得者、中科院院士、党的十五大和十六大代表……当这一个个成功的光环簇拥着李济生时,他并没有陶醉,而是时刻不忘居安思危。

    那句被历史反复验证了的至理名言深刻在他的心底:科学家最大的悲哀是后继无人、事业断线。

    1992年,在我国某型返回式卫星发射前夕,李济生接到一项特殊任务:研制一套新方案,以验证年轻博士黄福铭制订的该型号卫星轨道控制方案的可行性。李济生苦战数月,拿出了新方案。经过论证,这两种方案殊途同归,都是可行的。

    这是我国发射的一种新型返回式卫星,用谁的方案谁将获得科技进步奖,谁就将在这个新型卫星领域里永远留下自己的名字。李济生是测控中心的技术权威,是国内外有名的科学家,按理说采用他的方案理所当然。但在李济生的坚持下,测控中心采用了黄福铭的方案。

    李济生说:“要多给年轻人创造机会。因为,科技发展是一场接力赛,要靠一代代人的努力。作为一名老科技工作者,我觉得个人名利事小,把这个接力棒交好,尽快提高我们国家的科技水平才是大事。”

    李济生的严谨细致在单位里是出了名的。翻开他几十年所记的工作笔记,尽管有的已经泛黄褪色,但字迹工整,连标点符号都一清二楚;设计的各种技术方案,不仅构思新颖,而且格式整齐美观。他这种严谨的科研作风时时影响和感染着身边的青年科技人员。

    一次,卫星发射测控任务完成后,当时负责技术方案设计的科技人员杨宁十分疲劳,正准备回去休息。李济生却把他叫住:“你把这次任务的技术报告找来,咱们再琢磨琢磨。”

    报告送上来后,李济生把杨宁拉回计算机房。两人对报告内容一行行检查,对涉及的数据一个个验算,从晚上一口气干到凌晨3点多钟,终于在纷繁的数据中查出两个小瑕疵。

    李济生恳切地说:“科研无小事,没有严谨的科研作风,是搞不好技术工作的。这两个小瑕疵虽无碍大局,但证明我们前期工作还是有些匆忙,并非完美无缺……”

    1997年底,李济生当选为中科院院士。在一个庆贺会上,他道出了自己的心声:“我是踩着众人的肩膀一步步上来的。我国航天测控事业要赢得新世纪,就要培养一大批年轻人,我愿用自己的肩膀为年轻人搭起攀登的云梯!”

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