濟(jì)南三中始建于1948年,已經(jīng)走過(guò)七十五載春秋,見(jiàn)證了新中國(guó)的成立和大國(guó)的崛起,走過(guò)了一段不平凡的奮斗歷程。七十五年的辦學(xué)歷史是一筆巨大的教育資源;七十五年的文化積淀,是一筆豐厚的精神財(cái)富。
憶往昔崢嶸歲月稠,看今朝奮進(jìn)新時(shí)代。雖建校七十五載,但濟(jì)南三中卻在歲月的磨礪中愈顯朝氣蓬勃,向著爭(zhēng)當(dāng)“一流名校”的目標(biāo)踔厲奮發(fā)。
七十五個(gè)春秋,質(zhì)樸、勤奮的三中人執(zhí)著地耕耘著這塊沃土,培育了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的學(xué)子,造就了一大批英才俊彥。讓我們一起領(lǐng)略濟(jì)南三中知名校友李濟(jì)生的風(fēng)采,并以他為目標(biāo),珍惜學(xué)習(xí)時(shí)光,樹(shù)立遠(yuǎn)大志向,讓青春在奮斗中出彩。
國(guó)人在慶祝衛(wèi)星發(fā)射成功
李濟(jì)生,濟(jì)南三中高14級(jí)1班學(xué)生,中科院院士,曾是西安衛(wèi)星測(cè)控中心總工程師,我國(guó)人造衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)和衛(wèi)星測(cè)控頂尖專家,被稱為“太空牧星人”。從“東方紅一號(hào)”人造地球衛(wèi)星到“神舟二號(hào)”無(wú)人飛船,共和國(guó)航天測(cè)控事業(yè)在實(shí)現(xiàn)“飛向太空、返回地面、同步定點(diǎn)、一網(wǎng)多星、國(guó)際接軌”五大跨越后,技術(shù)水平已躋身世界先列。
為了這一切,李濟(jì)生和千千萬(wàn)萬(wàn)航天人一樣,30年來(lái)在技術(shù)領(lǐng)域苦苦跋涉,譜寫了一首矢志創(chuàng)新的奮斗之歌——
他首次提出并實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星測(cè)控應(yīng)用軟件的通用化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化,使我國(guó)衛(wèi)星測(cè)控軟件的設(shè)計(jì)思想發(fā)生了根本性變革;
我國(guó)人造衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)和衛(wèi)星測(cè)控頂尖專家,被稱為“太空牧星人”的濟(jì)南三中優(yōu)秀校友李濟(jì)生院士
他建立的“三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿控動(dòng)力對(duì)衛(wèi)星軌道攝動(dòng)的動(dòng)力學(xué)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;
他研制的通信衛(wèi)星測(cè)控調(diào)度和實(shí)時(shí)計(jì)劃生成軟件,保證了當(dāng)時(shí)我國(guó)以落后的計(jì)算機(jī)設(shè)備完成了過(guò)程復(fù)雜的地球同步軌道衛(wèi)星測(cè)控任務(wù);
他主持開(kāi)發(fā)的人造衛(wèi)星精密定軌系統(tǒng),把我國(guó)人造衛(wèi)星精密定軌精度由千米級(jí)提高到米級(jí),達(dá)到世界水平……
他雖已畢業(yè)數(shù)十載,但濟(jì)南三中在李濟(jì)生心中一直是個(gè)特別的存在。母校之于他,仿佛青年時(shí)期那耀眼的驕陽(yáng),是心底最柔軟的地方。
1998年,李濟(jì)生院士在濟(jì)南三中學(xué)校建校50周年慶祝大會(huì)上講話
1998年濟(jì)南三中五十年校慶時(shí),李濟(jì)生再回母校,雖然曾經(jīng)的校址換了,校舍變了,但看到母校變得更美麗、更現(xiàn)代、更有生機(jī)與活力,這位“老同學(xué)”感到由衷的高興。為了表達(dá)對(duì)母校的感恩,李濟(jì)生為母校學(xué)子設(shè)立了“李濟(jì)生獎(jiǎng)學(xué)金”,鼓勵(lì)“學(xué)弟學(xué)妹”們勤奮求學(xué),成長(zhǎng)成才。
李濟(jì)生為母校題字
鼓勵(lì)“學(xué)弟學(xué)妹”們勤奮學(xué)習(xí) 報(bào)效祖國(guó)
李濟(jì)生與班主任于明詩(shī)老師一直保持著密切聯(lián)系,每當(dāng)年節(jié)假日,李濟(jì)生必定打電話問(wèn)候于老師;每當(dāng)有點(diǎn)滴進(jìn)步、工作變化,李濟(jì)生也告訴于老師,每逢有機(jī)會(huì)回濟(jì)南,李濟(jì)生一定要帶上鮮花、蛋糕等看望自己的恩師,向恩師深深地鞠上一躬。談到這位“得意門生”,于明詩(shī)老人滿滿的全是自豪。“我當(dāng)了李濟(jì)生三年的班主任,他的成績(jī)一直很高。他是一名好學(xué)生,是那種對(duì)自己要求特別嚴(yán)格、什么事都不甘落后的人。”于明詩(shī)老人回憶那時(shí)是“5分制”,李濟(jì)生的成績(jī)總是在4分5分;學(xué)生的品德考核分甲乙丙,李濟(jì)生總是甲等。
李濟(jì)生向母校贈(zèng)送衛(wèi)星模型
抱著對(duì)母校深厚的情感,濟(jì)南三中七十年校慶時(shí),李濟(jì)生欣然提筆寫下“濟(jì)南三中 人才搖籃”八個(gè)大字贈(zèng)與母校,并為母校捐贈(zèng)了珍貴的衛(wèi)星模型、飛船模型和登月模型供校史館收藏,向母校學(xué)生展現(xiàn)了神奇的航天世界。
2000年3月李濟(jì)生(左四)和妻子李素珍回母校
首屆“李濟(jì)生獎(jiǎng)學(xué)金”頒獎(jiǎng)儀式
然而,天有不測(cè)風(fēng)云。2019年7月28日校友李濟(jì)生因病于北京逝世,享年76歲。他把生命融入了魂?duì)繅?mèng)繞的浩瀚星空。他是一路向前,不能忘卻化身為星的人。
記者帶著對(duì)李濟(jì)生院士的敬仰,搜集整理了他生前被媒體聚集的事跡報(bào)道。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!以饗濟(jì)南三中各級(jí)校友們和廣大讀者。
堅(jiān)定的信念:“把中國(guó)的精密定軌技術(shù)搞上去”
“航天科技是科技進(jìn)步和創(chuàng)新的重要領(lǐng)域,航天科技成就是國(guó)家科技水平和科技能力的重要標(biāo)志。”習(xí)近平高度重視航天科技建設(shè),鼓勵(lì)航天工作者要敢于戰(zhàn)勝一切艱難險(xiǎn)阻,勇于攀登航天科技高峰,讓中國(guó)人探索太空的腳步邁得更穩(wěn)更遠(yuǎn),早日實(shí)現(xiàn)建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)的偉大夢(mèng)想。
合作雙方簽協(xié)議
衛(wèi)星測(cè)控,對(duì)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(kāi)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。
李濟(jì)生刻苦攻關(guān),針對(duì)各種“攝動(dòng)力”對(duì)衛(wèi)星軌道的影響,建立了動(dòng)力學(xué)模型
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。我國(guó)杰出的航天科技工作者、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)生即是其中真實(shí)的寫照。
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(kāi)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(jiàn)的一部學(xué)術(shù)專著。
李濟(jì)生院士1943年5月31日生于山東濟(jì)南,濟(jì)南三中畢業(yè)后考大學(xué)到南京,1966年畢業(yè)于南京大學(xué)天文學(xué)系。歷任西安衛(wèi)星測(cè)控中心技術(shù)部總工程師、研究員,1997年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。 50多年前,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(méi)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(méi)有任何資料,李濟(jì)生和同事們自己編程序、搞方案;沒(méi)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)算十分粗糙。中國(guó)從 從1967年開(kāi)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(kāi)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)量概念,他對(duì)定軌精度分析方法進(jìn)行了不懈探索和研究。
歷經(jīng)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)星的定軌誤差為1公里左右。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)量概念。
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(lái)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)生貪婪地在知識(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(méi)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(shū)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(shū)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。”
“祖國(guó)的需要就是我的選擇。”這是西安衛(wèi)星測(cè)控中心原總工程師、中科院院士李濟(jì)生的肺腑之言。
歸國(guó)后,領(lǐng)導(dǎo)和朋友問(wèn)他在外的感受,李濟(jì)生樸實(shí)地說(shuō):“看到國(guó)外測(cè)控技術(shù)的發(fā)展,真是著急,就想把我們的技術(shù)和國(guó)外的距離拉近一點(diǎn)。”
此后的30多年,面對(duì)國(guó)外的嚴(yán)密技術(shù)封鎖,李濟(jì)生矢志不渝,獨(dú)立自主攻破了一大批尖端技術(shù),逐步實(shí)現(xiàn)了軌道精度從千米到百米再到十米級(jí)的“三級(jí)跳”。
李濟(jì)生在工作中
航天測(cè)控精確到厘米級(jí)
航天測(cè)控是一個(gè)什么樣的領(lǐng)域?火箭發(fā)射升空、航天器在軌工作,可視化程度都比較高,而航天測(cè)控在公眾視野中更似“隱形”。測(cè)控的主要工作包括:測(cè)量——針對(duì)飛行目標(biāo)進(jìn)行多種手段的遠(yuǎn)距離測(cè)量,根據(jù)獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)掌握航天器的飛行狀態(tài)、飛行軌跡,判斷其工作是否正常;控制——通過(guò)向飛行目標(biāo)發(fā)送指令,使其能夠按照地面的要求做出相關(guān)動(dòng)作,控制航天器的狀態(tài);通信——包括航天器和地面的天地通信,以及陸地、海上測(cè)控站船和指控中心之間的信息交換。
受地球曲率的影響,以無(wú)線電微波傳播為基礎(chǔ)的測(cè)控工作,需要用分布在陸上、海上甚至天上不同地點(diǎn)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)“接力”完成。有人把這個(gè)系統(tǒng)比作放飛航天器的“風(fēng)箏線”,實(shí)際上它遠(yuǎn)遠(yuǎn)比“線”復(fù)雜得多,更像一張連接天地的網(wǎng),或是一條條承載航天器馳騁的“天路”。
“我上中學(xué)時(shí),蘇聯(lián)發(fā)射了人造地球衛(wèi)星。當(dāng)時(shí)我就很著迷,經(jīng)常在晚上跑出來(lái)看衛(wèi)星,希望有一天能經(jīng)過(guò)我的努力,使我們的國(guó)家也有自己的衛(wèi)星。”生前的一次訪談中,李濟(jì)生院士回憶自己從事航天測(cè)控的初心,“進(jìn)入大學(xué)以后,剛好又是學(xué)天體力學(xué)的。一般的天體力學(xué)都是學(xué)經(jīng)典軌道的計(jì)算, 比如月亮繞地球轉(zhuǎn)、地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)……因?yàn)槟菚r(shí)已經(jīng)有了人造衛(wèi)星這樣的人造天體,所以在學(xué)校時(shí)也學(xué)習(xí)一些人造天體的軌道計(jì)算。后來(lái)到單位后恰好又是從事衛(wèi)星測(cè)控方面的工作,因此就很自然地結(jié)合起來(lái)了。”
中國(guó)的航天測(cè)控事業(yè),是伴隨著第一顆人造地球衛(wèi)星飛向太空的歷程而發(fā)端的。“到現(xiàn)在我還清楚地記得, 我們報(bào)到的準(zhǔn)確時(shí)間是1968年2月14日……共有5位同學(xué)一同分配到西北航天實(shí)驗(yàn)基地,我們坐了幾天火車,從繁華的南京走到大西北,滿目盡是荒涼的戈壁灘。記得我在給女朋友的第一封信是這樣寫的——‘站在大戈壁灘上,一望無(wú)際,如同站在大海上一樣遼闊無(wú)垠。盡管這里現(xiàn)在很荒涼,我想通過(guò)我們的努力,我們會(huì)用自己的雙手創(chuàng)造出一個(gè)嶄新的世界。’”
那時(shí)的中國(guó),貧瘠而沸騰;那時(shí)的中國(guó)航天,火箭、衛(wèi)星、測(cè)控各系統(tǒng)皆蹣跚起步,家徒四壁而自信奮進(jìn)。1970年,“東方紅一號(hào)”成功發(fā)射,標(biāo)志著中國(guó)掌握人造衛(wèi)星技術(shù)。依托西安衛(wèi)星測(cè)控中心和分布在祖國(guó)各地的地面觀測(cè)站,李濟(jì)生和他的同事們實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星的精確跟蹤測(cè)量,成功預(yù)報(bào)了衛(wèi)星飛臨世界244個(gè)城市上空的時(shí)間和方位。
“當(dāng)我們?cè)诤葢c功酒吃慶功餃子的時(shí)候,一位老專家的話深深打動(dòng)了我。他說(shuō):‘咱們的衛(wèi)星上天了,可軌道精度是多少?誰(shuí)能說(shuō)得準(zhǔn)確?’當(dāng)時(shí)我就暗暗下決心,一定要把衛(wèi)星精度算出來(lái)。我是搞天體力學(xué)的,不然愧對(duì)國(guó)家的培養(yǎng)。大約用了1 年時(shí)間,我終于算出了衛(wèi)星軌道的誤差為1 公里。這也是我們國(guó)家衛(wèi)星軌道的第一次量化,但與發(fā)達(dá)國(guó)家當(dāng)時(shí)已經(jīng)達(dá)到的百米級(jí)精度相差甚遠(yuǎn)。從那以后,我又開(kāi)始了從千米級(jí)到百米級(jí)精度的艱難歷程……”
媒體“我們的太空”說(shuō),“正是在李老的帶領(lǐng)下,西安衛(wèi)星測(cè)控中心的軌道確定和控制精度達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,從最初的公里級(jí)、米級(jí)到如今的厘米級(jí)……”
精密定軌有多重要?遙感衛(wèi)星定軌不準(zhǔn),衛(wèi)星拍到的圖像坐標(biāo)就不準(zhǔn)確;擔(dān)負(fù)測(cè)繪任務(wù)的衛(wèi)星定軌不準(zhǔn),就不能得到高精度測(cè)繪信息;地球同步軌道衛(wèi)星定軌不準(zhǔn),無(wú)法嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)地球同步運(yùn)行,衛(wèi)星不得不在調(diào)整位置的過(guò)程中消耗燃料、降低壽命;而載人航天器一旦出現(xiàn)測(cè)控偏差,將直接導(dǎo)致再入大氣層的控制誤差,落點(diǎn)很可能謬以千里。
今天,我國(guó)近地軌道航天器位置確定精度最高可達(dá)厘米級(jí),地球同步軌道航天器位置確定精度可達(dá)幾十米,月球軌道探測(cè)器位置確定精度可達(dá)公里級(jí)。我國(guó)航天測(cè)控技術(shù)從無(wú)到有,從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,構(gòu)建了一個(gè)獨(dú)具特色、功能多樣、天地一體的航天測(cè)控體系,取得了飛向太空、返回地面、同步定點(diǎn)、飛船回收、多星管理、深空探測(cè)等重大成就。我們同時(shí)注意到,近年來(lái),作為國(guó)家航天測(cè)控能力的補(bǔ)充,航天馭星、天鏈測(cè)控等民營(yíng)企業(yè)開(kāi)始提供商業(yè)測(cè)控服務(wù)。
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)生和他的同事們卻意外發(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(kāi)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(kāi)。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)星定軌精度由1000米提高到500米。
此后,他又主持開(kāi)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,把我國(guó)人造衛(wèi)星定軌精度由500米提高到200米。
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(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(méi)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(kāi)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!”
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(wàn)公里的赤道上空。此舉令外國(guó)專家同行刮目相看,感到佩服!
高尚的品格:“我愿用肩膀?yàn)槟贻p人搭起攀登云梯”
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)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(jué)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(wú)私的奉獻(xiàn)精神。
李濟(jì)生始終銘記著一句名言:科學(xué)家最大的悲哀是后繼無(wú)人。為了祖國(guó)航天事業(yè)的未來(lái),他一直把培養(yǎng)年輕人才作為自己義不容辭的責(zé)任。
張榮之1989年研究生畢業(yè)后一直跟李濟(jì)生從事精密定軌研究,經(jīng)過(guò)幾年的磨練,已成為技術(shù)帶頭人。在使用星載全球定位系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)定軌方面,他創(chuàng)造性地提出了遠(yuǎn)距離全球定位系統(tǒng)差分方法,使我國(guó)衛(wèi)星定軌技術(shù)水平上了一個(gè)新臺(tái)階,如今他承擔(dān)著載人航天任務(wù)中高精密定軌的專項(xiàng)任務(wù)。
青年工程師王家松從給李濟(jì)生當(dāng)助手的第一天起,李濟(jì)生就把自己多年積累的資料毫無(wú)保留地交給他,讓他在選定科研項(xiàng)目和攻關(guān)課題時(shí)參考查詢。在不到兩年的時(shí)間里,王家松大膽運(yùn)用解析法理論,對(duì)過(guò)去的軌道計(jì)算程序進(jìn)行驗(yàn)證和重新設(shè)計(jì),提高了解析法軌道計(jì)算的精度。
近年來(lái),李濟(jì)生還親自培養(yǎng)了2名在職研究生,推薦3名青年同志到國(guó)內(nèi)知名大學(xué)攻讀碩士和博士,其中有的已學(xué)成回來(lái)在科研中挑起了大梁。
李濟(jì)生的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致在單位里是出了名的。翻開(kāi)他幾十年所記的工作筆記,盡管有的已經(jīng)泛黃褪色了,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。
“搞天體力學(xué)比較枯燥,整天就是計(jì)算,但這里面也有樂(lè)趣。想想看,人造衛(wèi)星在天上是看不見(jiàn)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(lè)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,他犧牲了許多業(yè)余愛(ài)好。有人說(shuō)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(lè)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(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!”
“國(guó)外有的,我們也要有”
李濟(jì)生深知,國(guó)外先進(jìn)技術(shù)要不來(lái),買不到。我國(guó)航天測(cè)控技術(shù)要搶占世界前沿,不僅要堅(jiān)持自主創(chuàng)新,還要加快追趕的步代,實(shí)現(xiàn)“國(guó)外有的,我們也有”。
1975年,我國(guó)發(fā)射成功了第一顆返回式衛(wèi)星。人們發(fā)現(xiàn),衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間,近地點(diǎn)高度在逐漸增大。而從理論分析,衛(wèi)星受到大氣阻力的影響,軌道近地點(diǎn)高度應(yīng)該是逐漸減小的。
為什么會(huì)升高?李濟(jì)生開(kāi)始了不分晝夜的計(jì)算。
幾個(gè)月后,謎團(tuán)解開(kāi)了。衛(wèi)星軌道出現(xiàn)反,F(xiàn)象的原因就在衛(wèi)星本身,是用于衛(wèi)星姿態(tài)控制的噴氣管噴氣產(chǎn)生的姿控力所致。它由于只有輕微的作用力,人們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)忽略了它。然而,就是這小小的力,卻使衛(wèi)星軌道近地點(diǎn)每天在升高。
找到了癥結(jié),李濟(jì)生沒(méi)有就此罷手。他依此深究,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,使我國(guó)的衛(wèi)星定軌精度跨上了新的臺(tái)階。
在到大洋彼岸某大學(xué)空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)修兩年學(xué)成回國(guó)后,李濟(jì)生主動(dòng)辭去西安衛(wèi)星測(cè)控中心技術(shù)部軟件室副主任職務(wù),帶領(lǐng)攻關(guān)小組潛心開(kāi)發(fā)精密定軌系統(tǒng)。五年的艱辛攻關(guān),他和同事們攻克了一項(xiàng)項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),破譯了7萬(wàn)多條計(jì)算機(jī)語(yǔ)句,建立了我國(guó)衛(wèi)星精密定軌系統(tǒng),把定軌精度由原來(lái)的100米級(jí)提高到米級(jí),大步趕上世界發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)水平。
1983年1月,蘇聯(lián)核動(dòng)力偵察衛(wèi)星“宇宙—1402”因運(yùn)行失控,攜帶核燃料的衛(wèi)星殘骸將隕落地面,極有可能對(duì)地球造成污染。李濟(jì)生參加了隕落預(yù)報(bào)小組,在沒(méi)有任何外來(lái)資料的情況下,他們根據(jù)得到的斷續(xù)數(shù)據(jù)定出了軌道參數(shù),準(zhǔn)確作出了“宇宙—1402”核動(dòng)力衛(wèi)星的落點(diǎn)預(yù)報(bào)。
因?yàn)槎ㄜ壘忍岣吡,我?guó)發(fā)射的一顆顆返回式衛(wèi)星按照李濟(jì)生和同伴們的意愿,越來(lái)越準(zhǔn)地返回到預(yù)定地區(qū)。
“中國(guó)要有自己的定軌精度”
1970年4月24日,巴丹吉林沙漠。載著我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”的火箭噴吐著烈焰騰空而起,轉(zhuǎn)瞬消失在茫茫蒼穹。距發(fā)射架不遠(yuǎn)的平房里,南京大學(xué)畢業(yè)生李濟(jì)生正聚精會(huì)神地運(yùn)算著的軌道數(shù)據(jù)。
星箭分離,衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道,東方紅樂(lè)曲第一次回蕩在遙遠(yuǎn)的太空。
當(dāng)人們陶醉于勝利的喜悅時(shí),27歲的李濟(jì)生卻端著一碗慶功餃子難以下咽,剛才一位老專家的問(wèn)話縈繞在耳際:“咱們的衛(wèi)星雖然上天了,軌道也計(jì)算出來(lái)了,但你知道軌道精度是多少嗎?” 李濟(jì)生把目光投向了茫茫夜空———早在一年前,美國(guó)的“阿波羅”飛船已經(jīng)登上了月球。到60年代末,美國(guó)和蘇聯(lián)已將各種應(yīng)用類型的上百顆衛(wèi)星送上了太空,他們的衛(wèi)星軌道確定精度已經(jīng)達(dá)到百米級(jí)。
不知道定軌精度,就無(wú)法驗(yàn)證軌道計(jì)算的正確性,就意味著無(wú)法對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行有效控制,剛剛起步的中國(guó)航天事業(yè)就難以向前發(fā)展。
一個(gè)強(qiáng)烈的愿望,在這個(gè)不善言辭的年輕人心里萌生:一定要開(kāi)發(fā)出中國(guó)衛(wèi)星的精密軌道計(jì)算方案!
此后的一個(gè)時(shí)期,戈壁灘上那間簡(jiǎn)陋的工房里,燈光每天都亮到深夜,李濟(jì)生開(kāi)始了對(duì)衛(wèi)星軌道確定技術(shù)的鉆研k k推導(dǎo)公式,學(xué)習(xí)軟件,分析計(jì)算結(jié)果,研究確定軌道精度的方法。
我們無(wú)法描述那數(shù)不盡的“0”與“1”對(duì)人是怎樣的一種煎熬。一年攻關(guān),在分析了大量資料,推算過(guò)無(wú)數(shù)數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)一次次試驗(yàn)后,李濟(jì)生用“過(guò)近站點(diǎn)時(shí)刻”法,估算出我國(guó)第一顆衛(wèi)星的定軌誤差為1公里左右。
中國(guó)近地衛(wèi)星軌道精度誤差從此有了數(shù)量概念。
“命運(yùn)要靠自己來(lái)創(chuàng)造”
“計(jì)算機(jī)是不可能得到更換了,人家對(duì)我們封鎖,現(xiàn)在只有靠你們的智慧背水一戰(zhàn),解決難題。”渭南塬上,衛(wèi)星測(cè)控中心領(lǐng)導(dǎo)對(duì)李濟(jì)生和他的同事們說(shuō)。
這是1982年冬,中國(guó)的通信衛(wèi)星工程正如火如荼。這是怎樣的一副重?fù)?dān)!從發(fā)射到定點(diǎn)于距地球36000公里高的赤道上空,要向太空運(yùn)行的衛(wèi)星適時(shí)發(fā)送數(shù)千條遙控指令,其實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和連續(xù)性要求之高,對(duì)李濟(jì)生他們來(lái)說(shuō)都是第一次。
但是,如果沒(méi)有自己的地球同步通信衛(wèi)星,就沒(méi)有在世界航天領(lǐng)域說(shuō)話的實(shí)力,我國(guó)通信技術(shù)落后的局面也就難以得到改變。
當(dāng)時(shí)中心僅有4臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī),其運(yùn)算速度不如一臺(tái)普通的286微機(jī)。對(duì)此,一位來(lái)訪的外國(guó)專家斷言:這樣的設(shè)備絕對(duì)不行。李濟(jì)生向這位專家請(qǐng)教一個(gè)技術(shù)問(wèn)題,他傲慢地說(shuō):“對(duì)不起,我沒(méi)帶筆記本,沒(méi)法講。”
“命運(yùn)要靠自己來(lái)創(chuàng)造!”李濟(jì)生主動(dòng)向領(lǐng)導(dǎo)請(qǐng)纓:“‘硬件’不行,我們用‘軟件’補(bǔ)。”
接下來(lái)就是不分黑夜白晝拼殺的日子,李濟(jì)生透支的身體一下子降到了90多斤。他闖進(jìn)了一個(gè)荊棘叢生的禁地,他所做的一切,就是要把看似不可能的事變成可能。按另一位測(cè)控專家祁思禹的形象比喻就是,“要用100張床位安排500個(gè)人住”。
50余萬(wàn)行的“0”與“1”,像一個(gè)個(gè)美妙的音符,李濟(jì)生通過(guò)它,奏響了中國(guó)航天測(cè)控史上一段輝煌的樂(lè)章!
發(fā)射前夕,時(shí)任國(guó)防部長(zhǎng)的張愛(ài)萍將軍來(lái)中心視察,聽(tīng)說(shuō)全部測(cè)控方案已通過(guò),高興地握著李濟(jì)生的手說(shuō):“在這樣落后的機(jī)器上能完成這樣大的任務(wù),很了不起!”宋健同志觀看了模擬衛(wèi)星測(cè)控過(guò)程的星地大回路演練,興奮地說(shuō),“猶如欣賞一曲美妙的交響樂(lè)!”
1984年4月8日,我國(guó)第一顆地球同步試驗(yàn)通信衛(wèi)星在赤道上空定點(diǎn)成功,中國(guó)開(kāi)始用自己的通信衛(wèi)星與世界對(duì)話。
這年5月,李濟(jì)生在國(guó)際空間科學(xué)年會(huì)上和那位外國(guó)專家不期而遇。他迫不及待地問(wèn)李濟(jì)生:“你們那個(gè)地球同步衛(wèi)星測(cè)控是在什么計(jì)算機(jī)上完成的?”
“就是你看過(guò)的那幾臺(tái)。”李濟(jì)生自豪地回答。
對(duì)方愕然。
創(chuàng)造世界航天領(lǐng)域的奇跡
在歐美國(guó)家,通常一種類型衛(wèi)星就要有一個(gè)獨(dú)立的測(cè)控網(wǎng),中國(guó)的國(guó)情決定了我們不可能投入太多的資金。 1988年,西安衛(wèi)星測(cè)控中心“一網(wǎng)管多星”工程正式啟動(dòng),該工程由中國(guó)和國(guó)外某公司聯(lián)合完成,李濟(jì)生在項(xiàng)目中任中方副經(jīng)理。
用一個(gè)測(cè)控網(wǎng)管理多顆星,在國(guó)際上尚無(wú)先例,一旦開(kāi)發(fā)成功,將成為世界航天領(lǐng)域的一個(gè)奇跡。李濟(jì)生和他的同事在異國(guó)他鄉(xiāng)拉開(kāi)了新的戰(zhàn)幕。
在科研攻關(guān)過(guò)程中,外方專家忽然發(fā)現(xiàn),李濟(jì)生已經(jīng)突破了第一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn),創(chuàng)造性地提出了“衛(wèi)星時(shí)”概念,即不調(diào)整硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,而用軟件建立若干不同的時(shí)間系統(tǒng),完美地實(shí)現(xiàn)了在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上,對(duì)不同衛(wèi)星按照不同的時(shí)間系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)控事件的調(diào)度。按合同規(guī)定,這個(gè)工程的第二個(gè)關(guān)鍵技術(shù),也就是“多星多計(jì)算機(jī)文件管理”,應(yīng)由外方承擔(dān)開(kāi)發(fā),可他們?yōu)榻鉀Q這一難題傷透了腦筋,久攻不下,以至影響了整個(gè)工程的進(jìn)度。
李濟(jì)生在向客人介紹中
李濟(jì)生接了過(guò)來(lái)。經(jīng)過(guò)嚴(yán)密細(xì)致的分析,精益求精的推算,在短時(shí)間內(nèi)就做出了“多星多計(jì)算機(jī)文件管理”的軟件,解決了這個(gè)項(xiàng)目中最難的技術(shù)問(wèn)題。外方專家連連贊揚(yáng)李濟(jì)生:“你創(chuàng)造了一個(gè)令人難以置信的奇跡,真是了不起。”
從此,一種全新的航天測(cè)控模式“一網(wǎng)管多星”誕生了,這項(xiàng)世界獨(dú)一無(wú)二的航天測(cè)控管理模式,以其低耗高效的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)名揚(yáng)于世。從1990年2月我國(guó)發(fā)射實(shí)用通信衛(wèi)星投入使用后,十年來(lái)一直是我國(guó)多星測(cè)控的核心軟件。
尾聲
李濟(jì)生院士的名字,源自其出生地濟(jì)南。也許還有更多寓意。心懷家國(guó)、兼濟(jì)蒼生,是那一代知識(shí)分子的樸素理想——那么,離開(kāi)之時(shí),院士或當(dāng)欣慰:半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),中國(guó)航天事業(yè)在捍衛(wèi)國(guó)家安全、增強(qiáng)綜合國(guó)力的同時(shí),其蘊(yùn)含的科學(xué)、技術(shù)與成果已融入這個(gè)國(guó)家人民的日常生活,深刻地重塑了我們的經(jīng)濟(jì)、文化、思想和生活方式。院士當(dāng)年在西北大漠中所暢想的“嶄新的世界”,已然開(kāi)啟。
人類在浩瀚的宇宙面前是渺小的,但人類的探索精神是偉大的。
李濟(jì)生在培訓(xùn)中
愛(ài)黨報(bào)國(guó)、精測(cè)妙控、創(chuàng)新超越、筑夢(mèng)太空,一代代航天測(cè)控人秉承航天測(cè)控精神,把個(gè)人理想與祖國(guó)命運(yùn)緊緊聯(lián)系在一起,勇于挑戰(zhàn)、追求卓越,不斷為探索宇宙奧秘、加快建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)作出新的更大貢獻(xiàn)。
李濟(jì)生院士是我國(guó)第一代航天測(cè)控人的代表、我國(guó)航天測(cè)控事業(yè)的開(kāi)拓者之一。航天工作者評(píng)價(jià)他說(shuō):“直爽,正派,不吹牛。”他為我國(guó)航天測(cè)控事業(yè)做出的貢獻(xiàn),航天自媒體“我們的太空”概括為:“在人造衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)研究方面,他發(fā)現(xiàn)了低軌道三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿控動(dòng)力對(duì)衛(wèi)星軌道的攝動(dòng)并建立了相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型,提高了定軌精度;建立了我國(guó)衛(wèi)星測(cè)控精密定軌系統(tǒng),滿足了我國(guó)各型號(hào)衛(wèi)星對(duì)定軌精度的要求;在衛(wèi)星測(cè)控工程方面,對(duì)衛(wèi)星測(cè)控軟件系統(tǒng)提出了‘模塊化自動(dòng)調(diào)度’設(shè)計(jì)思想,并完成了我國(guó)第一顆地球同步通信衛(wèi)星‘東方紅二號(hào)’測(cè)控調(diào)度軟件和測(cè)控計(jì)劃生成軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。”
李濟(jì)生堅(jiān)定的信念:“把中國(guó)的精密定軌技術(shù)搞上去"!
李濟(jì)生院士是濟(jì)南三中人的驕傲、濟(jì)南人的驕傲、山東人的驕傲、中國(guó)航天人的驕傲,更是中華兒女的驕傲!
人物簡(jiǎn)介
李濟(jì)生: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。濟(jì)南三中高14級(jí)1班學(xué)生,1961年從濟(jì)南三中考入南京大學(xué)天文學(xué)系學(xué)習(xí)。先后任西安衛(wèi)星測(cè)控中心總工程師,總裝備部科技委常任委員,中國(guó)宇航學(xué)會(huì)第四屆飛行器測(cè)控專業(yè)委員會(huì)顧問(wèn)。建立了我國(guó)衛(wèi)星測(cè)控精密定軌系統(tǒng),滿足了我國(guó)各型號(hào)衛(wèi)星對(duì)定軌精度的要求;對(duì)衛(wèi)星測(cè)控軟件系統(tǒng)提出了“模塊化自動(dòng)調(diào)度”設(shè)計(jì)思想,完成了我國(guó)第一顆地球同步通信衛(wèi)星“東方紅二號(hào)”測(cè)控調(diào)度軟件和測(cè)控計(jì)劃生成軟件的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)。(王寧 吳松林 鄒維榮 韓阜業(yè))