人民网 >> 军事 >> 中国军情 2001年5月28日09:26


从第一颗人造卫星上天,到通信卫星高空精确定轨;从返回式卫星顺利回收,到“神舟”号飞船两次遨游太空…… 在他创建的太空轨道上,30年间,我国已有48颗各类卫星安全运行———
李济生:太空“中国轨道”创建人

李选清 范炬炜 刘程 傅明毅

    
图为李济生在研究“东方红三号”卫星空间姿态情况。

  李济生小传:现年58岁,中国科学院院士、中国西安卫星测控中心总工程师,从事人造卫星轨道研究和测控30多年,取得了10多项高等级科研成果,其中一项获重大突破,两项填补国内空白,三项属于关键性技术。他曾荣立一等功,并获首届航天基金奖。 

    一条条通天轨道,把48颗用途各异的中国人造卫星送上茫茫天宇。 

    浩瀚太空,这一条条“中国轨道”,联系着同一个科学家的名字———中国科学院院士、中国西安卫星测控中心总工程师李济生。 

    ———他首次提出并实现了卫星测控应用软件的通用化、模块化、标准化,使我国卫星测控软件的设计思想发生了根本性变革; 

    ———他建立的“三轴稳定卫星姿控动力对卫星轨道摄动的动力学模型”,填补了国内空白; 

    ———他首创的“卫星时”概念,开创了独具特色的“一网管多星”新路子; 

    ———他主持开发的人造卫星精密定轨系统,把我国人造卫星精密定轨技术推向世界前列…… 

    30多年来,李济生为在太空创建“中国轨道”进行了不懈的科技创新,取得了令世人瞩目的业绩。 创新,他有背水一战的勇气

    宇宙浩瀚无边,但每一颗人造卫星都有各自的运行轨道。 

    20世纪中叶以来,人类送入太空的各种空间飞行器数以千计,它们运行的轨道精度,是衡量一个国家航天科技水平的标志。 

    要把地球同步通信卫星送上3.6万公里赤道上空的轨道,难度之大、科技含量之高,举世公认。到20世纪80年代中期,这条轨道上还没有一颗中国星。 

    我国通信事业急切呼唤,中国航天面临严峻考验。 

    就在我国准备发射地球同步通信卫星时,苏联、美国等科技发达国家的地球同步通信卫星已经在赤道上空遨游了20多年,连月球上也已经留下了外国人的脚印。 

    不在同一条起跑线上与世界航天大国角逐,李济生和同伴们鼓起了背水一战的勇气。 

    卫星从发射到定点于3.6万公里赤道上空,要向在太空运行的卫星适时发送遥控指令,其实时性、准确性和连续性要求非常高,而我国可用于地球同步卫星转移轨道测控的地面站只有两个,卫星升空后的可测弧段很短,而且在时间上又几乎是重合的。 

    当时,西安卫星测控中心仅有4台晶体管计算机,总内存量不如一台286微机,要让这样的计算机处理通信卫星测控中如潮水般涌来的数据,在外国专家看来简直是一件不可思议的事。 

    我国有关部门曾多次与国外公司接洽,试图引进百万次计算机,但对方总是以种种理由予以拒绝。当时,来访的国外某计算机专家,看着这台老机器连连摇头:“你们用这样的设备要测控通信卫星,是绝对不可能的。”当我方谈到具体技术问题时,对方说:“对不起,我没带笔记本,没法细讲。” 

    “你能封锁技术,但是封锁不了中国人的志气和智慧!”李济生主动请缨: “‘硬件’不行,我们用‘软件’补。” 

    李济生要做的,就是要创立一种全新的卫星测控程序来接收和处理实际测控时的大量数据,以弥补现有计算机处理速度低和内存不足的缺陷。一位测控老专家把它形象地比喻为:“要用100张床位安排500个人睡,而且要保证每个人都有一张。” 

    没有先例可循,亦无现成的结论可以依靠,李济生只能背水一战。 

    我们无法想像一个并非计算机专业的人要编制庞大而复杂的计算机应用程序,该怎样度过那日日夜夜、分分秒秒!但我们知道,李济生原本微胖的身体因透支过多,体重一下子降到仅40多公斤,连走路都轻飘飘的。 

    创新是令人激动的。50余万行的手编程序,像一张张散发着神奇魅力的天网,渐渐清晰起来。 

    攻关一年,李济生以惊人的毅力,挑战双重极限———人的极限和机器的极限,成功地编制出通信卫星测控软件调度程序,圆满地解决了计算机容量小、速度低的难题。 

    卫星发射前,时任国防部长的张爱萍将军来中心视察,听说全部测控方案已通过,高兴地握着李济生的手说:“在这样落后的机器上,你能完成这样大的任务,了不起!” 

    背水一战,李济生成功了! 

    1984年4月8日,我国第一颗地球同步试验通信卫星,在西安卫星测控中心的控制下,成功地定点于距地球3.6万公里的赤道上空。 

    从此,中国开始用自己的通信卫星与世界对话。 

    几个月后,李济生到国外参加国际空间科学年会,又遇到了那位外国专家。他在李济生那里证实了这个奇迹后,吃惊地向李济生问这问那。李济生的表情一如往常平静。然而李济生知道,一年前曾经刺痛他的心灵、日日夜夜堵在胸口的那句话,现在可以还给对方了。他微笑着说:“对不起,我也没带笔记本,没法细讲!” 创新,他有锲而不舍的毅力

    航天测控事业,是一项高科技事业,处处充满着风险和挑战。30多年来,李济生和他的战友们始终如一地为创建“中国轨道”殚精竭虑,锲而不舍。 

    1970年4月24日,巴丹吉林沙漠深处的旷野上,我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”即将飞向太空。 

    在距发射架不远的平房里,一个小伙子正聚精会神地反复核对着卫星设计方案中的轨道数据。他,就是4年前刚从南京大学天文系天体力学专业毕业的李济生。 

    内行人明白,航天发射的壮观一幕,只是整个航天工程的序曲。卫星上天后是否会按计划入轨,能否正常运转,一旦出现故障又如何排除等,则完全依赖于庞大复杂的地面测控系统。如果没有精确的测控与管理,发射升空的卫星就会像断线的“风筝”。李济生从事的航天测控事业就是用看不见的“线”,去牵遨游九天的星。 

    “东方红一号”发射成功了!世界为之惊叹。 

    当人们陶醉于胜利的喜悦之时,时年27岁的李济生异乎寻常地清醒。庆功大会上,他端着一碗饺子难以下咽———刚才一位老专家的问话萦绕在耳际: 

    “咱们的卫星虽然上天了,轨道也计算出来了,但你知道轨道精度是多少吗?” 

    李济生的目光投向了茫茫太空———发达国家已将各种应用类型的上百颗卫星送上了太空。人家的卫星轨道确定精度已经达到百米级———也就是说,地面计算的理论轨道与卫星在空间运行的实际轨道之间的误差,不超过100米。而刚刚起步的中国航天测控,此时连“定轨精度”的概念都还没有! 

    仰望太空,李济生心情沉重———不知道定轨精度,就无法验证轨道计算的正确性;没有精确的轨道数据,就无法对卫星进行有效地控制。如果不能建立一套精确计算卫星在太空运行轨道的方案,将直接影响中国航天事业发展的步伐。 

    一个强烈的愿望,在李济生心里萌生:一定要拟制出中国卫星的精密轨道计算方案! 

    从零起步,李济生踏上了追求中国卫星轨道精度的漫漫之路。 

    那些时日,戈壁滩上那间简陋的工房里,灯光几乎每天都亮到深夜———推导公式、编制软件、分析计算结果,李济生苦苦寻找确定轨道精度的方法。 

    一年攻关,李济生在“0”与“1”的海洋中求索。经过无数次推算和试验,终于找到一种卫星轨道精度估算方法,算出我国第一颗卫星的定轨误差为1公里左右。 

    从此,我国近地卫星轨道精度有了最初的数量概念。 

    此后的年月里,李济生忘我地搜寻国内一切能找到的相关书籍,深钻细研,利用出差机会四处拜师求教,结合每一次发射任务分析积累资料。 

    有一次,我国某新型卫星发射后,测控观察发现,卫星近地点高度在逐渐升高。而从理论分析,卫星受到大气阻力的影响,轨道近地点高度应该是逐渐下降。 

    为什么会升高?“一定是李济生的轨道计算出了问题。”有人这样议论。 

    是这样吗?李济生一头扎进这个谜团里。当时卫星测控中心还设在一座大山里,为获取足够数据和理论依据,李济生从北京到南京,再辗转上海,资料数据收集了一大堆。他借助一台手摇计算机,开始了不分昼夜的计算。 

    几个月后,谜团解开了。卫星轨道出现反常,是卫星姿态控制的喷气管产生的姿控力所致。由于只有0.7克的作用力,人们在设计时忽略了它。然而,就是这轻微的作用力,却使卫星轨道近地点每天升高300多米! 

    李济生继续深究,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,使卫星定轨精度由千米级提高到百米级。 

    到20世纪80年代中期,经过李济生和同事们的努力,我国的卫星定轨精度已逐渐从公里级提高到500米、200米、100米级,卫星定轨精度不仅满足了当时国内卫星发射任务的需要,而且为我国航天事业发展奠定了坚实的轨道技术基础。 

    随着世界航天科技的飞速发展,李济生的目光又盯上了更远的目标。当得知美国的卫星定轨精度已经达到米级的消息后,他坐不住了。 

    李济生把求学的目光投向了世界航天发达国家。1984年,李济生来到国外某名牌大学留学。在这里,李济生仿佛走进了知识迷宫。 

    一天,李济生与一位国内同行邂逅校园。那位同行问:“你准备选修什么? ”李济生答:“精密定轨。”对方满含关切地劝说:“这个专业三五年都学不出名堂来,到时没有论文,拿不到学位,回到国内谁承认你?”对此,李济生只是憨厚一笑。 

    在进修的两年里,李济生与枯燥的阿拉伯数字日夜相伴,忘记了星期天、节假日,无暇光顾异国风情,甚至连写封家信也顾不上。两年时间,李济生掌握了别人至少用4年时间才能掌握的知识。 

    归国前夕,李济生来到一位华侨家中作客,夫妇俩握着李济生的手说:“我们家接待你,因为你是搞卫星的,每次看到中国的卫星火箭又发射成功了,我们这些海外的华人都非常自豪。希望你回国以后把中国的卫星搞得更好,为中国人争光。”一席话,令李济生热血沸腾,更加坚定了自己的选择。 

    回国后,李济生带领课题组开发出的人造卫星精密定轨理论和技术方案,使我国卫星定轨精度由原来的百米级提高到米级,大步赶上了世界发达国家先进水平。 

    世纪之交,中国载人航天工程走上世界航天的历史舞台。此时,世界少数发达国家的卫星定轨精度已达到分米级,李济生再次感受到前所未有的压力。 

    “神舟”号飞船首次飞行试验,西安卫星测控中心安装了10多套新型测控系统,李济生创造性地使用精密定轨技术对这些设备的测量误差进行分析,既提高了精度,又提高了经济效益。 

    中国成功发射试验飞船后,有西方媒体分析说:这次成功发射,大大提高了中国的航天科技水平。 创新,他有独辟蹊径的胆识

    在航天测控事业上,李济生获得过数不清的殊荣。但是,让他刻骨铭心的却是一个购买进口芯片的“耻辱”。 

    那年,我国发射的“风云一号”气象卫星,卫星上需要装一种计算机的芯片,当时我国不具备研制生产能力,只好从国外进口。外方对此采取了极为苛刻的限制和监控措施,连一个备件也不提供。 

    李济生从这件事上得出一个深刻结论:要真正把中国航天的命运掌握在中国人自己手中,就必须立足于自主创新。 

    要创新,而我们与发达国家之间在科技发展整体水平和工业基础等方面的差距,又制约着我们不可能在短时间内全面赶上别人的步伐,必须另辟蹊径,寻求 “人无我有”的境界。 

    在中国挺进太空的征程中,李济生这种远见和胆识早已化作不懈奋进的身影,留在人们的记忆里。 

    我国第一颗返回式科学试验卫星发射前夕,测控系统又一次遭遇了“拦路虎 ”———由于受各种因素限制,卫星轨道倾角设定在63度。而传统卫星轨道计算公式存在一个63.4度的“临界倾角”奇点问题:即当卫星轨道平面与赤道平面的夹角处于63.4度时,运算公式中的分母会变成零,轨道无法计算,卫星也无法准确回收。 

    怎么办?苏联和美国的返回式卫星,都是经过多次失败才试验成功的。中国底子薄,财力有限,失败不起。 

    领导把焦虑的目光投向李济生。“无论如何,也要一次成功!”李济生经过半年多的昼夜奋战,终于开发出创意新颖的定轨方案,按卫星绕地球飞行的圈次积分,解决了这一难题。 

    第一颗返回式卫星终于发射成功并准确返回,我国从此成为继苏联和美国之后世界上第三个掌握返回式卫星技术的国家。 

    此后,一颗颗返回式卫星按照李济生和同伴们的旨意,像仙女舒袖,从天而降,越来越准确地落到预定地区。 

    随着我国航天事业飞速发展,频繁的航天发射、日益增加的在轨卫星管理业务,对测控能力提出了更高的要求。在欧美国家,通常要为一种类型的卫星单独建立一个测控网。这种做法可靠性强,但投资巨大,在中国行不通。李济生敢于 “异想天开”,大胆提出“用一个测控网管理多颗卫星”的奇妙构想。 

    李济生对“一网管多星”这样表述:其一,它要实现在一台计算机上既可完成发射卫星的准备、模拟任务,又不扰乱在轨卫星的管理;其二,要让中心由4台计算机组成的系统能同时对天上的10颗卫星进行有序管理。 

    这项工程由中国和一家外国公司联合开发,分段承包。 

    李济生创造性地提出了“卫星时”概念:即不调整硬件系统的标准时间,而用软件建立若干不同的时间系统,完美地实现了在同一台计算机上,不同卫星各自按照不同的时间系统进行测控调度。 

    “他居然把时间切割成像面包那样的小片片!”外国专家惊叹不已。 

    按合同规定,这个工程的第二项关键技术,也就是“多星多计算机文件管理 ”,应由外方承担开发。他们久攻不下,以至影响了整个工程的进度。 

    “让我来试试。”李济生接过这道难题,在短时间内解决了它。身高仅有1. 63米的李济生,顿时在外方专家眼里变得高大起来! 

    这项世界独一无二的航天测控管理模式,以低耗、高效的独特优势而扬名于世。 创新,他有耐得寂寞的操守

    1990年底,西安卫星测控中心的领导突然宣布“免去李济生软件室副主任职务”,许多科技人员对此满腹疑问。 

    事后,人们才得知,这是李济生再三申请辞职的结果。他是要从繁琐的行政事务中解脱出来,潜心精密定轨技术研究,找回属于自己的那份清静与寂寞。 

    1992年初,平时连节假日都不过的李济生又突然提出要休假一个月,人们又迷惑不解。30天后当他拿出《人造卫星精密轨道确定》专著的书稿时,人们才豁然开朗。 

    这哪里是在休假!那30天里,李济生把自己关在家里,伏案疾书,别人上班,他“上班”;别人下班,他还“上班”。假期一到,他的休假成果———《人造卫星精密轨道确定》也脱稿了。 

    这两件发生在李济生身上的“怪事”,只是他科研工作中的两段“小插曲” 。跋涉在中国航天测控领域30多年的艰辛岁月里,李济生的一串串创新成果都是在清苦与寂寞相伴下写就的。 

    耐住寂寞,需要有一种心静如水的境界。李济生刚刚步入航天测控领域时,轨道预报是一项很“抢眼”的工作,而精密定轨则是一项难以出成绩的活儿。有人把这两个专业比作一个是在前台“露脸”,一个是在后台“做功”。李济生选择了后者,而且30余年痴心不改。一位与李济生共事多年的老专家感慨地说,现在人们只看到了李济生的成功,很少想到他为此付出的牺牲。试想,如果没有他几十年如一日耐着性子搞技术研究,哪能有今天的成果?! 

    20世纪70年代末,测控中心的计算机性能差,数量也少,技术人员上一次机都得排队。有一年没有试验任务,有的人休假了,有的去忙自己的事,李济生却瞅着这个空闲去机房上机。测控机房建在隐蔽的山谷里,而生活区则建在山脚下,来往有几公里的蜿蜒山道,李济生只能徒步往返。他每天早出晚归,中午没饭吃,就用电炉烤上两个干馒头,就着开水充饥。 

    3个月苦闷寂寞的机房生活,李济生不仅搞清了计算卫星轨道使用最佳测量数据的时段,而且开发了用导航方法确定卫星定轨精度的新方案。 

    忍受寂寞,离不开坚韧不拔的意志。经常在低温的机房里工作,李济生患上了肩周炎,伏案时间较长,就疼痛难忍。一次外出考察回来,妻子于素珍去车站接他,转了一圈也没见他的影子,最后发现他倚在一个墙角,手捂着腰,额上直冒虚汗。到医院一查,医生诊断为腰小关节损伤,是劳累所致。 

    我国第一颗返回式卫星发射上天后能否返回,当时的参试人员心里都没底。负责轨道计算的李济生和同事们昼夜进行分析、计算和论证。卫星在天上转了3天,他们在机房守了3天,眼睛熬得一看监视屏就流泪。任务完成后,李济生带着一脸蜡黄到重庆探亲,于素珍立即带他去医院检查。一量血压,高压只有86毫米汞柱,低压只有60毫米汞柱。医生惊奇地问道:“你没有晕倒?” 

    那是一段艰苦的岁月,我国航天事业刚起步,条件差,困难多,加班加点,对李济生和他的同事来说,已习以为常。有一年,李济生去车站接来队探亲的于素珍,由于几天几夜没睡觉,身子非常虚弱,双手竟提不动不足10公斤重的行李。 

    李济生沉迷于轨道,沉迷于探索浩瀚宇宙中的无穷奥秘。正因为如此,他牺牲了许多业余爱好。他既不打扑克,也不下棋,偶尔和妻子打打羽毛球,是他唯一的娱乐活动。其实李济生是一个很有生活情趣的人,只是苦于时间太少。他在 30多年前用8号铁丝制作的晾衣架,至今仍不失为工艺品。 

    耐得寂寞,更需要一种甘当人梯、淡泊名利的奉献精神。李济生常说:“年轻人有朝气、有锐气,老同志有责任给他们的创新多提供一些支点。” 

    在创建一条条“中国轨道”的征程上,许多青年科技人员都感受到李济生宽厚臂膀的有力支撑。 

    那年,我国发射一颗新型卫星,并首次对卫星实施变轨控制。测控中心把变轨控制方案设计任务交给了刚参加工作不久的青年博士黄福铭。 

    黄福铭虽然理论功底厚实,但毕竟实践经验少。为了万无一失,中心主任郝岩让李济生“尽快再做一个方案”。 

    李济生很快完成了方案设计和软件开发,并得出了一系列分析计算结果。可与黄福铭的结果核对时,发现相差甚远。究竟哪一个正确呢?经过反复验证检查,终于发现黄福铭编制的软件中调用的一个公用数据模块有问题。改正后,两人用不同的思路、不同的方案得出完全一样的结果。 

    但是,在卫星试验任务中究竟用谁的方案?领导拍板时为难了。这时,李济生首先站了出来:“还是用黄福铭的吧,他设计的方案有创意,应该给他机会。 ” 

    这颗新型卫星的测控,按照黄福铭设计的变轨控制方案实施,获得了圆满成功。 

    把年轻人推向科研前台,让其施展创新的才智,李济生不遗余力。 

    李济生担任技术部总工程师后,青年工程师王家松是分配给李济生当助手的。没想到,他却成了李济生业务上的服务对象。从当助手的那天起,李济生就把自己多年积累的资料,毫无保留地交给他,供他选择科研项目和确定攻关课题时参考查询。 

    王家松当助手不到两年,在李济生的指导下,大胆运用解析法理论,对过去的轨道计算程序进行重新验证和设计,提高了解析法轨道计算的精度。 

    在李济生无私的关爱与提携下,在西安卫星测控中心成长起一批批年轻有为的技术专家,他们以新的观念、新的思维、新的智慧,为我国航天测控事业注入了新的活力。 

    悠悠通天路,延伸着李济生的飞天梦想,承托着他执著的“牧星”追求。 

    5月下旬,记者在李济生的办公室里看到,他的办公桌上铺满了“神舟二号” 无人飞船在太空飞行的轨道数据计算处理图。他说:“为保证‘十五’期间中国航天员顺利遨游太空,我们的精密轨道确定技术必须再上一个新台阶。” 

    他还给记者勾画了一幅中国航天的宏伟远景蓝图———沿着更加精密的“中国轨道”,在太空建立中国空间站,让中国人的脚步踏上月球…… 


来源:《解放军报》 2001年5月28日


 
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