“牧星”院士李济生走了……
人造卫星轨道动力学和卫星测控专家李济生,2019年7月28日因病于北京逝世,享年76岁。
每一颗卫星都有一条属于自己的轨道,每一位卫星测控专家都有一套属于自己的轨道计算方法。这种方法是个人的研究成果,更是国家的核心机密。李济生一生都在寻找各种最佳的计算方法,把卫星定轨精度从2公里提高到500米、100米、1米,到最后的厘米级,为中国卫星铺设了一条最精密的轨道。
1970年4月24日,巴丹吉林沙漠深处,我国第一颗人造卫星“东方红一号”即将飞向太空。
距离发射塔架不远的一座平房里,一个小伙子正聚精会神地核对着卫星设计轨道数据。他叫李济生,那时刚从南京大学天文系毕业四年。
毕竟这是我国第一次发射卫星,没有任何经验可循。李济生也只能在一遍遍计算、研究中等待成功的消息。
“东方红一号”发射成功了。庆功宴上的李济生端着一碗饺子,却难以下咽。一位老专家的问话在他耳边萦绕——“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?”
当时,限于技术和装备水平,只是要求测控系统计算出卫星运行轨道,对轨道精度没有提出要求。李济生也是刚刚知道这个概念。
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的控制。一个强烈的愿望,在李济生心里萌生:一定要制定出中国卫星的精密轨道计算方案!
他从“东方红一号”卫星轨道数据着手,设想了一个个轨道鉴定方法,又一个个地自我否定。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。
一年攻关,李济生在“0”和“1”的海洋中求索。一天,一个新的想法闪过他的脑海:能不能借用推算卫星周期误差的方法,来判断轨道误差呢?经过反复计算和论证,他开发出了用卫星轨道“预报误差”的方法来确定轨道的精度。用这种方法测定的轨道精度大约为2-5公里,我国卫星定轨的精度首次有了数量概念。
1975年,我国成功发射了第一颗返回式卫星。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。
“是不是李济生的轨道计算出了问题?”有人议论。
李济生一头扎进了这个谜团。为获取足够数据和理论依据,他从北京到南京,再辗转上海,资料数据收集了一大堆。借助一台手摇计算机,他开始了不分昼夜的计算。
几个月后谜团解开。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,使卫星轨道近地点每天升高300多米。
李济生没有满足于找到症结。他从中吸取经验,开发出“按交点周期积分法”的卫星定轨方案,使我国的卫星定轨精度达到了1公里。
此时,我国卫星定轨精度仍远远落后于美苏。李济生给自己定下新的目标:百米量级。
日月引力、大气阻力、太阳辐射压力以及地球引力等各种“摄动力”,都会对卫星运行轨道产生影响。要进一步提高卫星定轨精度,必须在弄清和解决各种“摄动力”对卫星影响上下功夫。
李济生回到南京大学向专家教授求教。经过几个月的刻苦攻关,他不仅对“摄动力”有了深入的认识,而且针对各种“摄动力”对卫星轨道的影响,建立了动力学模型。
1983年,他终于研究出名为“微分轨道改进和摄动星历表计算”的定轨方案,使卫星定轨精度达到了200米,接近了世界先进水平。随后他和同事们不断努力,将这一数字提升到100米级。这样的定轨精度不仅满足当时国内卫星发射测控任务的需要,也为我国航天事业发展奠定了坚实的轨道基础。
不过,当得知美国的卫星定轨精度已经达到米级的消息后,李济生坐不住了。1984年,他踏进了美国德克萨斯大学的空间实验室。
进修期间,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,甚至连封家信也顾不上写。两年时间,他掌握了别人至少用4年时间才能学到的知识。导师发现了他的潜能,热情地劝他:“留在这里工作吧。”
李济生回国了。他辞去了软件室副主任的职务,带领课题组研制开发新的精密定轨软件,一干就是四年多。
上一篇:泸定桥头忆红军
中国观察