李恒年:新一代太空“牧星人”
- 發(fā)布時間:2015-09-24 02:31:55 來源:科技日報 責(zé)任編輯:羅伯特
以“兩彈一星”元勛陳芳允為代表的老一輩科學(xué)家為中國航天測控事業(yè)奠基——“東方紅一號”衛(wèi)星的初始軌道參數(shù)、飛臨祖國各地上空的準(zhǔn)確時間,都來自于陳芳允主持建立的衛(wèi)星測控網(wǎng)。
世紀(jì)之交,中國科學(xué)院院士李濟生接力領(lǐng)銜我國航天測控事業(yè),他主持開發(fā)的精密定軌系統(tǒng),首次獲得準(zhǔn)確的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)——沒有這些數(shù)據(jù),就無法定位衛(wèi)星的飛行軌道和位置,無法對衛(wèi)星進(jìn)行有效控制,衛(wèi)星的應(yīng)用價值,也就只能停留在“東方紅一號”的發(fā)展階段。
今天,駐陜某基地技術(shù)部研究員李恒年,再次把我國航天器軌道與姿態(tài)控制水平提升到一個新高度——在茫茫太空中高速飛行的衛(wèi)星、飛船,被他用無形之手靈巧駕馭,翩然起舞。以李恒年為代表的航天測控專家,也因此被譽為新一代太空“牧星人”。
為摯愛的航天事業(yè)熊熊燃燒
1992年,25歲的李恒年研究生畢業(yè),被分配到基地技術(shù)部。那段日子,澳星發(fā)射連續(xù)失利的陰霾尚未散去,中國航天亟待奮起。能夠投身事關(guān)國家尊嚴(yán)的航天偉業(yè),讓李恒年感到如魚得水,渾身都有使不完的勁兒。
從最基礎(chǔ)的測控數(shù)據(jù)處理,到研究提出航天測控最優(yōu)估計方法;從衛(wèi)星機動軌道確定,到航天器姿態(tài)控制;從多星共位控制,到星座編隊穩(wěn)定性設(shè)計;從神舟飛船返回落點預(yù)報,到北斗星座部署與控制……李恒年的人生軌道同航天軌道緊緊連在一起,再也沒有分開。
投身航天測控事業(yè)20多年來,他先后攻克7項航天器軌道與姿態(tài)控制技術(shù)難題,發(fā)表50余篇高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文,出版4部專著,入選新世紀(jì)百千萬人才工程國家級人選,被表彰為“全國優(yōu)秀科技工作者”,從一名毛頭小伙,成長為國內(nèi)知名的航天動力學(xué)專家。然而,令人想象不到的是,他卻從未離開過科研一線,從未謀求過一官半職,連個小組長都沒當(dāng)過。
2012年,李恒年用英文寫就的專著《Geostationary Satellites Collocation》(《地球靜止衛(wèi)星共位》)一書,得到原新聞出版總署“經(jīng)典中國國際出版工程”資助,被世界知名學(xué)術(shù)出版機構(gòu)德國斯普林格出版社約請出版。
這些年,李恒年名聲在外:獲得了1項國家科技進(jìn)步二等獎,6項部委級科技進(jìn)步一等獎、6項二等獎,讓許多科研機構(gòu)和大型企業(yè)青眼有加,不少單位向他拋來“橄欖枝”,有的單位甚至承諾,只要加盟,就提供一套別墅。
李恒年家在甘肅永昌,家境很不好,年邁的父母先后罹患重病,一直想把他們接到身邊照顧,卻又沒有條件。朋友們勸他考慮考慮另擇高枝,李恒年卻絲毫不為所動,一概婉言謝絕。
有人不理解他的選擇,李恒年說,“想掙錢的話,我就不會跑來搞衛(wèi)星。和老一輩航天人相比,我們趕上了航天事業(yè)大發(fā)展,能在自己熱愛的事業(yè)中找到人生價值,給再多錢我也不換!”
“人生路必曲,仍需立我志。竭誠為國興,努力不為私。”“兩彈一星”元勛陳芳允的這首言志詩,正是李恒年這樣一代代太空“牧星人”的人生追求和精神寫照。
讓一道道測控難題迎刃而解
探索太空,源自人類千百年來的美好夢想,然而,當(dāng)人類如今相繼走進(jìn)太空,這里卻已成為大國博弈的戰(zhàn)場。環(huán)繞赤道上空、距地面約36000公里的地球靜止軌道,就是各國“斗法”的一個重要舞臺。
1945年,英國科幻作家亞瑟·克拉克最早設(shè)計了這條軌道。由于衛(wèi)星在這條軌道上相對地球靜止不動,因此,可以做為地球上任意兩地?zé)o線電通信的中轉(zhuǎn)平臺。隨著人類航天的發(fā)展,這條360度的圓弧顯得越來越擁擠。因為,就算按照正負(fù)0.1度分劃,赤道上空也只有1800個衛(wèi)星“軌位”。而截至目前,世界各國在國際電信聯(lián)盟(ITU)注冊的靜止軌道衛(wèi)星已經(jīng)超過了2300顆。
這就意味著,掌握雙星或多星共位控制技術(shù),成為地球靜止軌道衛(wèi)星控制的新課題。
李恒年把這一課題選定為攻關(guān)方向。他主持創(chuàng)立的控制理論和方法,不僅提高了靜止衛(wèi)星控制精度,而且延長了實施軌道控制周期;不僅設(shè)計提出了我國衛(wèi)星雙星共位方案,而且順利解決了中美雙星共位、中日俄三星共位控制問題。
2007年初,我國一顆北斗衛(wèi)星發(fā)射在即,日本、俄羅斯各有1顆衛(wèi)星搶先占據(jù)了“北斗”預(yù)定的組網(wǎng)軌位。
國家測繪局邀請李恒年等航天專家,代表中國同日本、俄羅斯兩國代表團展開談判。由于擔(dān)心3顆衛(wèi)星共位產(chǎn)生碰撞危險和電磁干擾,日、俄兩國堅決不同意中國衛(wèi)星擠進(jìn)來。
經(jīng)過周密準(zhǔn)備和艱苦談判,李恒年設(shè)計提出的衛(wèi)星共位控制方案,最終得到了兩國專家認(rèn)可。截至目前,3個國家的衛(wèi)星已在同一軌位上安全運行8年多,為世界航天和平發(fā)展樹立了典范。
近年來,隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航工程加速推進(jìn),衛(wèi)星組網(wǎng)面臨的難題日益凸顯。李恒年提出了“衛(wèi)星編隊構(gòu)型捕獲控制方法”、“北斗導(dǎo)航星座構(gòu)型維持控制”等一系列衛(wèi)星編隊、星座構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計與控制方法,為北斗工程建設(shè)作出突出貢獻(xiàn)。
在多年的航天測控工程任務(wù)實踐中,李恒年不僅解決了眾多棘手問題,而且注重總結(jié)提煉和理論升華,先后撰寫出版了《地球靜止衛(wèi)星軌道與共位控制技術(shù)》《航天測控最優(yōu)估計方法》《衛(wèi)星機動軌道確定》《Geostationary Satellites Collocation》等4部專著。
由他領(lǐng)銜的宇航動力學(xué)國家重點實驗室,主持和承擔(dān)國家“863”“973”多項重點課題研究,取得了豐碩成果。帶領(lǐng)團隊3次參加國際軌道設(shè)計競賽,與美國噴氣推進(jìn)實驗室(JPL)、歐空局(ESA)等世界頂尖團隊同臺競技,屢獲佳績,在國際航天界樹立了中國航天的品牌和聲望。
在一次次考驗面前巋然屹立
李恒年領(lǐng)銜組織的一次次衛(wèi)星異常情況處置,雖不見硝煙,卻驚心動魄,讓人感受到太空“牧星人”的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。
2006年11月,我國一顆遙感衛(wèi)星突發(fā)故障。遙測數(shù)據(jù)顯示,衛(wèi)星在太空中急速翻滾,星上能源完全消失,只有陽光照射到太陽能帆板時,才有幾秒鐘的信號反饋。
衛(wèi)星研制部門和航天測控戰(zhàn)線的專家緊急會商。當(dāng)務(wù)之急,是盡快確定衛(wèi)星姿態(tài),抓住每次幾秒鐘的衛(wèi)星加電時間,注入控制指令,使衛(wèi)星停止翻滾,轉(zhuǎn)入正常運行姿態(tài)。否則,造價數(shù)十億元的衛(wèi)星,將成為毫無用處的太空垃圾。
李恒年帶領(lǐng)團隊挺身而出。經(jīng)過持續(xù)20多天的仿真分析,他們終于掌握了衛(wèi)星翻滾的運動規(guī)律和太陽帆板供電的周期規(guī)律,準(zhǔn)確預(yù)測出衛(wèi)星最大供電時間段。按照他們的建議,遠(yuǎn)望號測量船在南半球上空捕獲衛(wèi)星,注入遙控指令。69天的太空營救,終獲全勝。
2007年2月,一顆北斗衛(wèi)星發(fā)射不久,信號突然消失,隨后連續(xù)17天與地面失去聯(lián)系。李恒年再次受命出征,帶領(lǐng)科技人員直面重重挑戰(zhàn),破解一個個難題,最終使衛(wèi)星“起死回生”,為國家經(jīng)濟和航天事業(yè)挽回巨大損失。
李恒年說:“科研工作者的血性,常常體現(xiàn)為挑戰(zhàn)自我、否定自我、超越自我的勇氣。”
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