李濟(jì)生:太空之上鐫刻“中國(guó)精度”

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李濟(jì)生:太空之上鐫刻“中國(guó)精度”

衛(wèi)星測(cè)控,對(duì)大多數(shù)人來說是個(gè)陌生領(lǐng)域。當(dāng)火箭把衛(wèi)星送入預(yù)定軌道,衛(wèi)星能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)并按計(jì)劃完成使命,完全依賴于地面觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)其實(shí)施長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤、測(cè)量、計(jì)算、預(yù)報(bào)和控制,這一系列工作即為衛(wèi)星測(cè)控。

通俗地說,衛(wèi)星測(cè)控就像是“放風(fēng)箏”,離開地面觀測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控,衛(wèi)星就像是斷了線的“風(fēng)箏”。這是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程,在某種程度上代表著一個(gè)國(guó)家的航天科技水平。

航天作為當(dāng)今世界最具挑戰(zhàn)性和廣泛帶動(dòng)性的高技術(shù)領(lǐng)域之一,體現(xiàn)著國(guó)家綜合實(shí)力和大國(guó)地位。因此,總有殷殷志士甘為國(guó)家的航天事業(yè)鞠躬盡瘁,也總有拳拳赤子愿為航天發(fā)展負(fù)重前行。

有一位杰出的航天科技工作者便是如此:他建立的“三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿控動(dòng)力對(duì)其軌道的攝動(dòng)力模型”,解決了衛(wèi)星近地點(diǎn)異常變化難題,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白;他主持開發(fā)的人造衛(wèi)星精密軌道確定系統(tǒng),突破了多項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn),把我國(guó)人造衛(wèi)星精密定軌技術(shù)推向世界前列;他總結(jié)自己的理論研究和實(shí)踐成果寫成的《人造衛(wèi)星精密軌道確定》,成為世界航天測(cè)控史上不為多見的一部學(xué)術(shù)專著。

他,就是中國(guó)科學(xué)院院士、我國(guó)人造衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)和衛(wèi)星測(cè)控專家李濟(jì)生。

2019年7月28日,和衛(wèi)星打了一輩子交道的李濟(jì)生,因病在北京逝世,享年77歲。他把生命融入了魂?duì)繅?mèng)繞的浩瀚星空。

一路向前,不能忘卻化身為星的人。今天,就讓我們一起回憶李濟(jì)生院士與祖國(guó)航天測(cè)控50年的不解之緣,感受他為中國(guó)航天事業(yè)而焦灼、而奮起、而潸然淚下、而歡呼雀躍的征程往事,以此向李濟(jì)生院士作最后的送別!

——編 者

堅(jiān)定的信念:“把中國(guó)的精密定軌技術(shù)搞上去”

50年前,同樣是盛夏時(shí)節(jié),李濟(jì)生大學(xué)畢業(yè)后主動(dòng)申請(qǐng)來到中國(guó)第一座衛(wèi)星測(cè)控站,從事衛(wèi)星軌道計(jì)算工作。

當(dāng)時(shí),我國(guó)的第一顆人造地球衛(wèi)星即將發(fā)射,全中國(guó)沒有一位衛(wèi)星軌道計(jì)算專家,國(guó)外對(duì)我嚴(yán)格技術(shù)封鎖。沒有任何資料,李濟(jì)生和同事們自己編程序、搞方案;沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),他們就邊工作、邊積累,借助一臺(tái)手搖計(jì)算機(jī),一個(gè)多月后拿出了一次性通過的軌道設(shè)計(jì)方案。

1970年4月24日,我國(guó)自行研制的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射成功。慶功會(huì)上,大家舉杯相慶,李濟(jì)生卻眉頭緊鎖——衛(wèi)星雖然上天了,而衛(wèi)星軌道的計(jì)算十分粗糙。

中國(guó)從1967年開始建設(shè)自己的航天測(cè)控網(wǎng),1970年正式投入使用。彼時(shí),美國(guó)的航天測(cè)控技術(shù)水平已超前我國(guó)一二十年。

李濟(jì)生為此深感焦慮:如果不能精確地計(jì)算出衛(wèi)星在太空運(yùn)行的軌道,就不可能滿足后續(xù)衛(wèi)星發(fā)射測(cè)控任務(wù)和衛(wèi)星應(yīng)用對(duì)定軌精度的要求。

“我國(guó)航天測(cè)控技術(shù)起步晚、差距大,但我們有能力奮勇趕上!”立志要在航天測(cè)控領(lǐng)域有所作為的李濟(jì)生并不氣餒,一個(gè)強(qiáng)烈的愿望在他心里萌生:一定要盡快擬制出中國(guó)航天的精密軌道計(jì)算方案。

從此,他一面投入到新型號(hào)衛(wèi)星測(cè)控任務(wù)緊張的準(zhǔn)備工作中,一面不斷積累精密定軌知識(shí),為日后開發(fā)精密定軌方案作技術(shù)儲(chǔ)備。同時(shí),為了使定軌精度有個(gè)明確的數(shù)值概念,他對(duì)定軌精度分析方法進(jìn)行了不懈探索和研究。

一年攻關(guān),李濟(jì)生分析、推算了大量數(shù)據(jù)資料,終于算出我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星的定軌誤差。從那時(shí)起,我國(guó)對(duì)近地衛(wèi)星軌道精度誤差有了初步的數(shù)值概念。

隨著李濟(jì)生卓有成效的研究,我國(guó)定軌精度逐步提高,但與國(guó)外的相比,還有不小差距。于是,他將求學(xué)的目光投向了更高遠(yuǎn)的地方。

1978年9月,李濟(jì)生參加國(guó)內(nèi)首批出國(guó)留學(xué)人員考試并被錄取。一時(shí)間,國(guó)外幾所大學(xué)紛紛來函,有的請(qǐng)他去搞探空火箭數(shù)據(jù)處理,有的邀他進(jìn)行天文教學(xué),他都一一謝絕了。李濟(jì)生心中的目標(biāo)執(zhí)著而明確:“研修精密定軌理論,把中國(guó)的精密定軌技術(shù)搞上去。”

1984年,李濟(jì)生終于選取對(duì)口專業(yè),跨進(jìn)大洋彼岸一所名校的大門。在那里,世界各國(guó)的航天測(cè)控資料一應(yīng)俱全,李濟(jì)生在知識(shí)的海洋里奮力搏擊:快學(xué)、多學(xué)、拼命學(xué)。

在進(jìn)修的兩年里,李濟(jì)生沒有節(jié)假日,無暇顧及旖旎的異國(guó)風(fēng)光,甚至連寫封家書也顧不上。難得上趟街,去一次就買回足夠吃十天半月的食品,把能擠出的分分秒秒都泡在了圖書館和資料室里。

1986年,李濟(jì)生婉拒導(dǎo)師的挽留,毅然回到祖國(guó)的懷抱。他忘不了臨回國(guó)前一位老華僑的話:“國(guó)內(nèi)每升空一枚火箭,我們這些海外游子的腰就又挺直了一截。”

鏗鏘的腳步:“外國(guó)人能做到的,我們也能做到”

1975年,我國(guó)航天事業(yè)取得大豐收。這一年,我國(guó)成功發(fā)射了3顆近地衛(wèi)星。

人們沉浸在成功的喜悅之中,李濟(jì)生和同事們卻意外發(fā)現(xiàn),衛(wèi)星近地點(diǎn)高度逐日升高。從理論上分析,衛(wèi)星在運(yùn)行過程中受大氣阻力影響,近地點(diǎn)高度應(yīng)該越來越低。

這是一個(gè)謎。有關(guān)專家懷疑是軌道計(jì)算誤差太大,提議改由其他單位計(jì)算。種種懷疑和議論,對(duì)搞軌道計(jì)算的李濟(jì)生來說,無疑是一種莫大的壓力。

李濟(jì)生決心依靠自己的力量解開這個(gè)謎。他一頭扎進(jìn)謎團(tuán)里,連續(xù)幾日徹夜不眠,反復(fù)查閱有關(guān)資料,反復(fù)和同事們研究探討。

幾個(gè)月后謎團(tuán)解開。衛(wèi)星軌道出現(xiàn)反常,是控制衛(wèi)星姿態(tài)的噴氣管產(chǎn)生的姿控力所致。由于作用力很小,人們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)忽略了。然而就是這輕微的作用力,使衛(wèi)星軌道近地點(diǎn)高度逐日升高。

李濟(jì)生再接再厲,對(duì)此領(lǐng)域作深入研究,又研制出衛(wèi)星姿態(tài)控制對(duì)衛(wèi)星軌道攝動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型,填補(bǔ)了我國(guó)同類動(dòng)力學(xué)模型的空白,使衛(wèi)星定軌精度提高了一倍。

此后,他又主持開發(fā)了“微分軌道改進(jìn)和攝動(dòng)星歷表計(jì)算”衛(wèi)星軌道確定方案。這一方案首次用解析法導(dǎo)出了大氣阻力短周期攝動(dòng)的計(jì)算公式,使我國(guó)人造衛(wèi)星定軌精度大幅提高。

1981年底,我國(guó)首顆地球同步通信衛(wèi)星發(fā)射準(zhǔn)備工作進(jìn)入沖刺階段。地球同步通信衛(wèi)星的測(cè)控技術(shù),是世界航天測(cè)控領(lǐng)域的難題,只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家掌握。

要完成這些復(fù)雜的測(cè)控過程,地面測(cè)控系統(tǒng)要向衛(wèi)星發(fā)送數(shù)千條指令,其實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和連續(xù)性要求之高,都是歷次發(fā)射任務(wù)所沒有的。

在發(fā)達(dá)國(guó)家,通信衛(wèi)星的測(cè)控,是用全球布站的測(cè)控網(wǎng)完成的,而我國(guó)衛(wèi)星地面測(cè)控網(wǎng)只限于本土的測(cè)控站,可控弧段極其有限,測(cè)控過程必須高度自動(dòng)化。但衛(wèi)星測(cè)控中心僅有性能落后的320計(jì)算機(jī),運(yùn)行速度每秒28萬次,內(nèi)存和速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

我國(guó)有關(guān)部門多次與外商洽談高性能計(jì)算機(jī)的進(jìn)口事宜,均被對(duì)方拒絕。西方大國(guó)的技術(shù)封鎖,激起了李濟(jì)生和同事們?yōu)閲?guó)爭(zhēng)光、開拓創(chuàng)新的豪情:“外國(guó)人能做到的,我們也能做到;外國(guó)人做不到的,我們也要做到!”

來訪的國(guó)外某專家,看著這臺(tái)老機(jī)器連連搖頭:“用這樣落后的計(jì)算機(jī)完成地球同步通信衛(wèi)星的測(cè)控,是不可能的。”在和這位專家進(jìn)行地球同步衛(wèi)星測(cè)控技術(shù)交流中,當(dāng)談及一些具體技術(shù)問題時(shí),對(duì)方總是說:“對(duì)不起,我沒帶筆記本,沒法回答你。”

李濟(jì)生心頭受到重重一擊!

在隨后的一年時(shí)間里,李濟(jì)生以驚人的毅力,攻克了道道難關(guān),成功地編制出通信衛(wèi)星測(cè)控軟件調(diào)度程序,圓滿解決了計(jì)算機(jī)容量小、速度低的難題,終于使我國(guó)第一顆地球同步通信衛(wèi)星成功地定點(diǎn)于距地球3.6萬公里的赤道上空。

之后,李濟(jì)生作為中方代表參加一個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議,與那位專家不期而遇。當(dāng)那位專家聽說中國(guó)人正是用那臺(tái)被他當(dāng)年宣布為“不可能”的計(jì)算機(jī),完成了地球同步軌道衛(wèi)星的測(cè)控時(shí),驚訝地瞪大了眼睛,連聲說:“奇跡,奇跡!”然后,又向李濟(jì)生詢問我國(guó)地球同步衛(wèi)星的技術(shù)細(xì)節(jié)。

李濟(jì)生的表情一如往常那樣平靜。他感到,兩年前那句曾經(jīng)刺痛他心靈的話,日日夜夜艱苦拼搏中時(shí)時(shí)堵在他胸口的那句話,現(xiàn)在可以“還”給對(duì)方了。他微笑著說:“對(duì)不起,我也沒帶筆記本,沒法回答你!”

高尚的品格:“我愿用肩膀?yàn)槟贻p人搭起攀登云梯”

十多項(xiàng)高等級(jí)科研成果創(chuàng)造者、首屆航天基金獎(jiǎng)獲得者、中科院院士、黨的十五大和十六大代表……當(dāng)這一個(gè)個(gè)成功的光環(huán)簇?fù)碇顫?jì)生時(shí),他并沒有陶醉,而是時(shí)刻不忘居安思危。

那句被歷史反復(fù)驗(yàn)證了的至理名言深刻在他的心底:科學(xué)家最大的悲哀是后繼無人、事業(yè)斷線。

1992年,在我國(guó)某型返回式衛(wèi)星發(fā)射前夕,李濟(jì)生接到一項(xiàng)特殊任務(wù):研制一套新方案,以驗(yàn)證年輕博士黃福銘制訂的該型號(hào)衛(wèi)星軌道控制方案的可行性。李濟(jì)生苦戰(zhàn)數(shù)月,拿出了新方案。經(jīng)過論證,這兩種方案殊途同歸,都是可行的。

這是我國(guó)發(fā)射的一種新型返回式衛(wèi)星,用誰的方案誰將獲得科技進(jìn)步獎(jiǎng),誰就將在這個(gè)新型衛(wèi)星領(lǐng)域里永遠(yuǎn)留下自己的名字。李濟(jì)生是測(cè)控中心的技術(shù)權(quán)威,是國(guó)內(nèi)外有名的科學(xué)家,按理說采用他的方案理所當(dāng)然。但在李濟(jì)生的堅(jiān)持下,測(cè)控中心采用了黃福銘的方案。

李濟(jì)生說:“要多給年輕人創(chuàng)造機(jī)會(huì)。因?yàn)椋萍及l(fā)展是一場(chǎng)接力賽,要靠一代代人的努力。作為一名老科技工作者,我覺得個(gè)人名利事小,把這個(gè)接力棒交好,盡快提高我們國(guó)家的科技水平才是大事。”

個(gè)人的名利是小事,人才培養(yǎng)是大事。李濟(jì)生把培養(yǎng)年輕科技人員當(dāng)做自己的重要職責(zé),手把手地教,希望更多的人超越自己,體現(xiàn)出一位科學(xué)家對(duì)祖國(guó)航天測(cè)控事業(yè)強(qiáng)烈的使命意識(shí)和無私的奉獻(xiàn)精神。

李濟(jì)生的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致在單位里是出了名的。翻開他幾十年所記的工作筆記,盡管有的已經(jīng)泛黃褪色,但字跡工整,連標(biāo)點(diǎn)符號(hào)都一清二楚;設(shè)計(jì)的各種技術(shù)方案,不僅構(gòu)思新穎,而且格式整齊美觀。他這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)時(shí)時(shí)影響和感染著身邊的青年科技人員。

一次,衛(wèi)星發(fā)射測(cè)控任務(wù)完成后,當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)技術(shù)方案設(shè)計(jì)的科技人員楊寧十分疲勞,正準(zhǔn)備回去休息。李濟(jì)生卻把他叫住:“你把這次任務(wù)的技術(shù)報(bào)告找來,咱們?cè)僮聊プ聊ァ?rdquo;

楊寧為此感到疑惑:任務(wù)都結(jié)束了,慶功酒也喝了,還要技術(shù)報(bào)告琢磨啥?

報(bào)告送上來后,李濟(jì)生把他拉回計(jì)算機(jī)房。兩人對(duì)報(bào)告內(nèi)容一行行檢查,對(duì)涉及的數(shù)據(jù)一個(gè)個(gè)驗(yàn)算,從晚上一口氣干到凌晨3點(diǎn)多鐘,終于在紛繁的數(shù)據(jù)中查出兩個(gè)小瑕疵。

李濟(jì)生懇切地說:“科研無小事,沒有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng),是搞不好技術(shù)工作的。這兩個(gè)小瑕疵雖無礙大局,但證明我們前期工作還是有些匆忙,并非完美無缺……”

楊寧對(duì)這番話刻骨銘心。在李濟(jì)生的影響下,他養(yǎng)成了一絲不茍的工作習(xí)慣。

“搞天體力學(xué)比較枯燥,整天就是計(jì)算,但這里面也有樂趣。想想看,人造衛(wèi)星在天上是看不見的,我就給你這個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù),算出它的軌道,然后預(yù)報(bào)它什么時(shí)間在什么地方,到時(shí)候一看它確實(shí)在那個(gè)地方,這不也是種樂趣嗎?”李濟(jì)生沉迷于軌道,沉迷于探索浩瀚宇宙中的無窮奧秘。正因?yàn)槿绱?,他犧牲了許多業(yè)余愛好。有人說他既不打撲克,也不下棋,偶爾和妻子打打羽毛球,是他唯一的娛樂活動(dòng)。

1997年底,李濟(jì)生當(dāng)選為中科院院士。在一個(gè)慶賀會(huì)上,他道出了自己的心聲:“我是踩著眾人的肩膀一步步上來的。我國(guó)航天測(cè)控事業(yè)要贏得新世紀(jì),就要培養(yǎng)一大批年輕人,我愿用自己的肩膀?yàn)槟贻p人搭起攀登的云梯!”

責(zé)任編輯:崔靜涵校對(duì):吳自強(qiáng)最后修改:
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