陳祖貴,人稱老陳,生于1938年,重慶江津人,五院502所研究員,衛(wèi)星、飛船控制專家,負(fù)責(zé)過兩個返回式衛(wèi)星型號11顆衛(wèi)星控制系統(tǒng)的設(shè)計和試驗工作,是神舟系列飛船制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)(簡稱GNC系統(tǒng))的主任設(shè)計師,神舟飛船飛行測控組副組長。陳祖貴既非總師,也非總指揮,卻因精湛的技術(shù)、果敢的指揮、豪爽的性格,獲得“陳老總”的美稱。他坦率直言,常常因為 “一根筋”、“愛認(rèn)死理”、“愛說大實(shí)話”,讓領(lǐng)導(dǎo)、同事刮目相看。他雖然滿腦子裝滿飛船控制的公式和數(shù)學(xué)符號,但常常即興賦詩,以詩言志……
日前,記者有幸拜訪了這位有10余項重大創(chuàng)新發(fā)明的航天奇人。
只見他高高瘦削的個子,有些駝背,滿頭銀發(fā),清瘦的臉上戴著厚厚的高度近視眼鏡,眼睛中透出堅毅,交談中透出自信,舉手投足透出大智、靈氣和果敢。
與老陳面對面,我們才感覺到,他似一壇老酒,綿柔而甘冽。
為國家填補(bǔ)技術(shù)空白
我有責(zé)任有義務(wù)改變我國衛(wèi)星姿態(tài)控制的落后面貌
20世紀(jì)70年代,蘇美航天大國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了用計算機(jī)精確控制衛(wèi)星姿態(tài),而那時我國控制衛(wèi)星姿態(tài)還沒有采用計算機(jī)。“我有責(zé)任、有義務(wù)改變我國衛(wèi)星姿態(tài)控制的落后面貌。”老陳說。
在“兩彈一星”功勛、著名航天控制專家楊嘉墀院士的支持下,他開始“耍筆桿子”,設(shè)計計算機(jī)精確控制衛(wèi)星姿態(tài)方案。1972年,方案設(shè)計出來了。第二年,又通過了衛(wèi)星與地面計算機(jī)的對接試驗,方案初步成功。但因為某些原因,這項研究沒有開展下去。直到1979年,用計算機(jī)精確控制衛(wèi)星的需求十分緊迫了,一位領(lǐng)導(dǎo)才想到老陳。于是,又把他請了出來,并讓他擔(dān)任了衛(wèi)星控制系統(tǒng)方案設(shè)計組組長。
1987年,采用計算機(jī)控制的衛(wèi)星發(fā)射成功,主要技術(shù)指標(biāo)如姿態(tài)確定和姿態(tài)控制精度、姿態(tài)穩(wěn)定一下躍上國際先進(jìn)水平。從此,我國衛(wèi)星控制全面進(jìn)入了應(yīng)用計算機(jī)的新階段。當(dāng)時,老陳作為技術(shù)合作的專家身在國外。家人把這個消息告訴他后,他感慨萬千,欣然賦詩:家書飛傳捷報,喜聞“雙星”高照。百尺竿頭再攀登,研制新的型號。如今身在異鄉(xiāng),節(jié)日倍念故園。飲水不能忘思泉,人民恩重如山。
操著濃重川音,老陳聲情并茂地誦讀這首詩,眼角有了淚花。
該技術(shù)從1972年開始研究,到1987年終于用在了我國第10顆返回式衛(wèi)星上,填補(bǔ)了我國沒有計算機(jī)控制衛(wèi)星姿態(tài)的空白。衛(wèi)星采用了計算機(jī)控制的新技術(shù)后,姿態(tài)控制精度大大提高,該星當(dāng)年獲得了國家科技進(jìn)步特等獎。
我們一定要掌握全姿態(tài)捕獲技術(shù)
發(fā)射到太空的衛(wèi)星如果姿態(tài)不穩(wěn)或者“亂翻亂滾”,衛(wèi)星就不能工作,造價幾億甚至十幾億元的衛(wèi)星就變成了空間垃圾。全姿態(tài)捕獲技術(shù)成了失穩(wěn)或“亂翻亂滾”的衛(wèi)星、飛船的“救命”技術(shù)。
1992年春節(jié)的一天,老陳在家“玩”起了蘋果。他將兩個蘋果中的一個插上三個牙簽做為有坐標(biāo)的衛(wèi)星,另一個當(dāng)做地球,自顧自地“玩”了起來。玩著、玩著,靈感來了,老陳立即拿出筆、鋪開紙,把靈感變成公式。正是這個“蘋果游戲”誕生了“當(dāng)驚世界殊”的創(chuàng)新——衛(wèi)星全姿態(tài)捕獲技術(shù)。該技術(shù)就像孫悟空逃不脫如來佛祖的五指山,不管衛(wèi)星、飛船在空間如何翻滾,都能被該技術(shù)牢牢抓穩(wěn)。
但該技術(shù)“違反”了“雙矢量定姿”原理——只采用一個地球敏感器定姿,沒有裝用于全姿態(tài)捕獲用的太陽敏感器,不符合國際通行做法。單憑一個敏感器,這被很多人認(rèn)為是“不可能完成的任務(wù)”。但老陳是出了名的“一根筋”,動了念頭就“駟馬難追”。
功夫不負(fù)有心人。“一根筋”的老陳終于創(chuàng)造性地琢磨出了特殊的全姿態(tài)捕獲技術(shù)。
后來據(jù)說美國和前蘇聯(lián)也掌握了衛(wèi)星全姿態(tài)捕獲技術(shù),但是他們的方案比較復(fù)雜,同時使用了地球敏感器和太陽敏感器。中國有了全姿態(tài)捕獲技術(shù)后,已經(jīng)多次挽救失穩(wěn)或“亂翻亂滾”的衛(wèi)星,為國家挽回了十幾億元的經(jīng)濟(jì)損失。這項技術(shù),被認(rèn)為是航天控制領(lǐng)域的一大創(chuàng)舉,《人民日報》1996年8月7日頭版做了專門報道。
1996年,老陳因此獲得航天獎。王希季院士評價說,該技術(shù)“為提高我國衛(wèi)星和飛船的安全性和可靠性提供了新的技術(shù)途徑。”飛船總設(shè)計師王永志院士說:“全姿態(tài)捕獲技術(shù)試驗等于為神舟飛船留軌艙提前做了一次免費(fèi)的飛行試驗。”
目標(biāo)瞄準(zhǔn)國際前沿
GNC在回收飛船中顯神威
王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允四位專家倡導(dǎo)提出并被國家立項的“863計劃”,其總體目標(biāo)之一就是:瞄準(zhǔn)世界前沿,縮小與發(fā)達(dá)國家的差距,帶動相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。熟悉老陳的一位同事對他的評價是:“老陳不僅有創(chuàng)新的思維,而且孜孜追求,創(chuàng)新成果眾多,他是用具體行動在實(shí)踐‘863’。”
1999年春天,載人航天工程領(lǐng)導(dǎo)找老陳單獨(dú)談話:“今年國家有三件大事,澳門回歸、50周年國慶和發(fā)射神舟一號飛船,前兩項一個到點(diǎn)就回收,一個到時就慶祝,你們有把握將飛船安全地控制回來嗎?”
老陳看著領(lǐng)導(dǎo)殷切的目光,堅定地回答道:“理論上講,飛船是可以回來的……”
神舟一號飛船發(fā)射前,老陳深感壓力,因為時間太緊,他負(fù)責(zé)的飛船GNC系統(tǒng)程序還沒編完,“這個系統(tǒng)程序紙摞在一起得有十幾厘米厚。”老陳用手向記者比劃著程序紙的厚度說,“只要其中的一個正負(fù)號錯了,飛船就回不來了。”其他系統(tǒng)制約GNC的五個技術(shù)難題也亟待解決……
終于,五個“攔路虎”被全部趕走,老陳自信地對王永志總師說:“現(xiàn)在五大問題已經(jīng)全部解決,如果其他分系統(tǒng)不出問題,我們GNC系統(tǒng)保證將飛船控制回來。”1999年11月20日,我國第一艘飛船發(fā)射,陳祖貴在北京指揮控制中心測控大廳,密切注視著升空的神舟一號飛船。飛船入軌后,按照地面指令完成一個又一個控制任務(wù),就像一個“乖孩子”,但在最后返回時,卻著實(shí)讓同事們心驚肉跳了一回。
飛船在進(jìn)入大氣層前幾分鐘時,沒了信號,測控大廳的空氣頓時凝固了。老陳卻沉著冷靜。突然,從顯示屏傳來了飛船的數(shù)據(jù),老陳忍耐不住心中的激動,大喊了一聲:“配平攻角調(diào)整成功!”飛船配平攻角調(diào)整成功意味著神舟一號飛船即將成功返回,剛才還鴉雀無聲的大廳頓時歡聲雷動。
不久,飛船安全降落,落地精度誤差為11.2公里,一步跨入世界先進(jìn)水平。
神舟飛船個個“打靶”中十環(huán)
老陳是我國兩次上馬研制飛船的見證者和參加者。1967年,他從中科院研究生院畢業(yè),進(jìn)入了我國最早的飛船曙光一號也就是714工程研制隊伍,并擔(dān)任制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制系統(tǒng)(GNC)方案小組副組長。經(jīng)過5年努力,他設(shè)計出我國第一代航天員手動控制方案,并首次完成了飛船返回升力控制的數(shù)學(xué)仿真。
1972年,因為種種原因,714工程被迫中斷。參加飛船研制工作的成員一個個被調(diào)走,老陳和另一個同志“守攤子”,一直守到1975年。
1992年,載人航天工程再次立項。“老飛船”老陳再次“入伙”,從神舟一號飛船到神舟五號飛船,在他的帶領(lǐng)下,GNC系統(tǒng)方案設(shè)計出爐。相隔二十多年,老陳終于圓了飛天夢。
一次,老陳受邀觀看航天員訓(xùn)練。在離心機(jī)旁,當(dāng)看到航天員身上壓著4個g到8個g(相當(dāng)于人的體重四到八倍的重力加速度)的過載,臉色由黑紅變黃,臉上甚至出現(xiàn)機(jī)械性變形時,老陳心里非常難受。訓(xùn)練結(jié)束后,老陳疾步走上去,緊緊握住航天員的手,許下諾言:“我代表GNC系統(tǒng)研制人員向你們保證,我們不僅讓你們安全回來,還要讓你們舒舒服服地回來。”
事實(shí)證明,乘坐神舟五號飛船的航天員楊利偉承受的過載只有3.2個g,返回的過程可以用“舒服”形容。老陳兌現(xiàn)了他的諾言。最讓老陳這個工程組驕傲的是,神舟五號飛船落地的精度誤差是4.8公里左右。要知道,在飛船從南非上空開始自控以后,一萬多公里航程,只要在空中稍偏一點(diǎn),落點(diǎn)就會偏出100多公里。成功落地后,領(lǐng)導(dǎo)向中央?yún)R報:神舟五號飛船“打靶”中了十環(huán)。事實(shí)上,這比中了十環(huán)要難得多。從神舟一號飛船到神舟六號飛船,精度誤差都是十公里左右,可以說它們個個“打靶”中了十環(huán)。而神舟六號飛船落地精度誤差不到2公里,這意味著老陳的GNC系統(tǒng)研制組將落地精度推到了世界頂尖水平。
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