李濟(jì)生：太空中鐫刻“中國(guó)精度”

鄒維榮 韓阜業(yè)

衛(wèi)星測(cè)控，對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)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(shuō)，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)今世界上最具挑戰(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)縈的浩瀚星空。一路向前，不能忘卻化身為星的人。

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(lái)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)我國(guó)進(jìn)行技術(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(guò)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)算卻十分粗糙。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?！拔覈?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)精密定軌方案做技術(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。

經(jīng)過(guò)一年的攻關(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(lái)函，有的請(qǐng)他去搞探空火箭數(shù)據(jù)處理，有的請(qǐng)他進(jìn)行天文教學(xué)……但他都一一謝絕了。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?！?984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(wú)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?！?/p>

“外國(guó)人能做到的，我們也能做到”

1975年，我國(guó)航天事業(yè)取得了大豐收。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(guò)程中受大氣阻力影響，近地點(diǎn)高度應(yīng)該越來(lái)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(lái)說(shuō)，無(wú)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，團(tuán)隊(duì)在設(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)域做深入研究，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(guò)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(guò)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(wàn)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(lái)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(wèn)題時(shí)，對(duì)方總是說(shuō)：“對(duì)不起，我沒帶筆記本，沒法回答你?！崩顫?jì)生的心頭受到重重一擊！在隨后的一年里，李濟(jì)生以驚人的毅力，攻克了重重難關(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(wàn)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(shuō)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(shuō)：“奇跡，奇跡！”然后，又向李濟(jì)生詢問(wèn)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，在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(shuō)：“對(duì)不起，我也沒帶筆記本，沒法回答你！”

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(wú)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(guò)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(shuí)的方案誰(shuí)就將獲得科技進(jìn)步獎(jiǎng)，誰(shuí)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(shuō)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(shuō)：“要多給年輕人創(chuàng)造機(jī)會(huì)。因?yàn)?，科技發(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?！眰€(gè)人名利是小事，人才培養(yǎng)是大事。李濟(jì)生把培養(yǎng)年輕科技人員當(dāng)作自己的重要職責(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(wú)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?。骸澳惆堰@次任務(wù)的技術(shù)報(bào)告找來(lái)，咱們?cè)僮聊プ聊?。”楊寧為此感到疑惑，任?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(lái)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，從晚上一直忙到凌晨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(shuō)：“科研無(wú)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(wú)礙大局，但證明我們前期的工作還是有些匆忙，并非完美無(wú)缺……”楊寧對(duì)這番話刻骨銘心。在李濟(jì)生的影響下，他也養(yǎng)成了一絲不茍的工作習(xí)慣?！案闾祗w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，這不也是一種樂趣嗎？”李濟(jì)生沉迷于軌道，沉迷于探索浩瀚宇宙中的無(wú)窮奧秘。正因?yàn)槿绱耍麪奚嗽S多業(yè)余愛好。有人說(shuō)他既不打牌，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(lái)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！”