太空牧星人：人造卫星轨道测控专家李济生

李济生院士
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　　随着一声轰鸣，2004年10月19日上午9时20分，我国自主研制的第一颗业务型地球静止轨道气象卫星—“风云”二号C星，在西昌卫星发射中心由“长征”三号甲运载火箭发射升空。，

　　火箭起飞约24分钟后，“风云”二号C星已成功进入地球同步转移轨道，发射获得圆满成功。

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　　卫星入轨后，西安卫星测控中心对其实施了多次轨道捕获，在精密定轨技术的支持下，缩短了卫星完成定点任务的时间。

　　两天后，我们来到西安卫星测控中心，在大屏幕显示上，这颗远在万里之外的地球同步气象卫星已经变轨成功，正在向定点位置漂移。今后几天，卫星经过一系列控制，最后将定点于东经105度赤道上空。西安卫星测控中心将对其实施不间断跟踪管理。

　　在浩渺的太空世界，不同功能的卫星演绎着精彩的大戏，而测控人员则是这些航天器的牵线人。

　　有一位科学家，从我国发射的第一颗卫星开始在，在测控岗位辛勤耕耘了三十余年，为我国卫星轨道精度从千米到米级做出了突出贡献，他就是中国科学院院士李济生。

　　李济生：

　　人造卫星轨道动力学和卫星测控专家

　　1943年生于山东济南

　　1966年毕业于南京大学天文系

　　1968年进入西安卫星测控中心工作

　　1983年在西安卫星测控中心担任高级工程师

　　1992年在被国家人事部授予“国家有突出贡献的中青年专家”

　　1994年在西安卫星测控中心技术部担任总工程师

　　1995年获首届中国航天基金奖

　　1997年当选中国科学院院士

　　2000年担任西安卫星测控中心总工程师

　　被誉为太空“牧星人”，“中国轨道”创建人。

　　主：您很多计算的研究都是在讲的这个经历定轨的问题，那是不是所有的卫星它都需要去做到这个更精确的这个定轨。

　　李：实际上也不是说所有的卫星都需要进行定轨，主要取决于你这个卫星是干什么用的，比如说气象卫星，它要求定位的精度就不是很高，因为它拍摄的时候是云图，这个云图，一片云彩能有多大，你说我这个云彩偏了一公里，偏了一百米，这有什么关系呀，所以像这类的卫星它的定轨程度要求不是说非常的高，那么还有一些卫星，要求的精度就非常非常高，比如说有一种海洋卫星，那么这个海洋卫星呢它其中有一项测量是测什么呢？测这个海平面的变化，那么海洋卫星专用这个测高仪，就是测高雷达，那么它从卫星上呢在这个海上呢，它就测卫星到海平面的这个距离，它这个测量的精度达到多少呢？一般是到分米，也就是十个厘米左右

　　主：在监控的过程当中可以会做很多的工作，您是否可以举一两个例子。

　　李：那么卫星发射这是一个很紧张的事情，那么首先要最关心的就是我发射成功不成功，那么怎么去判断这件事情呢？那么这个就是在发射之前呢，我们根据那个发射轨道的设计呀，就可以画出这样一个曲线来，这个曲线呢就是这是一个时间轴，这是一个高度，那么这个根据理论设计呢，卫星的高度应该随着时间的变化是这么变化的，那么卫星发射以后，那么各个跟踪站都有跟踪数据，这些数据都传到测控中心，测控中心就利用这些数据实时的就可以算出轨道和卫星的高度，那么比如说红的线画出来，如果红线和绿线是重合的，那么这一眼就看出来，整个飞行就是正常的，如果是偏离了它，那么就可能有问题了，当然这是高度监视是这样的，比如还有速度的这个监视也是同样的道理，还有这个运载

　　主：比如说在发射的过程当中，我们监控这个火箭和它整个的状态，一旦这些数据出现了异常，必须要去处理。

　　李：火箭起飞20秒，一般说到300秒，在这个期间是属于安全控制的期间，如果说这个时候火箭出现一些故障的话，那么这个卫星呢，整个运载火箭呢就非常危险了，因为你比如说咱们不管是在九泉发射，还是在太原发射，还是在西昌发射，那么它如果是在前三部分里面出现故障了，它掉下来呢，有可能就掉到大城市里，掉到人口稠密的地方，这样就会造成很大的损失，那么为了不至于造成这样的损失呢，就要对这个运载火箭呢所谓进行安全控制，安全控制呢就是说一旦判断这个火箭出故障了，那么我就可以引爆它，就是说引爆它呢，也不能说是随便引爆它还不行，那么你引爆了以后，那么有可能掉下来的东西掉到人口稠密的地方了，那么也会造成很大的损失，所以你还得计算应该在什么地方去引爆它，这样的话掉下来以后呢，不至于掉到人口稠密的地方。

　　主：你们碰到过这种事情吗？引爆。

　　李：引爆呢是这样，有过，咱们还是有过的，这个发射以后，你比如说是50秒，50几秒有的爆炸了，这种情况还是有的。

　　李济生的童年是在艰难中度过的。父母过早的离开了他，是靠政府的助学金读完了大学。从南京大学天文系毕业后，满怀报国之志的他没有选择留在大城市，而是去了西北航天实验基地，一个满目荒凉的戈壁滩……

　　主：应该说最后真正的分到这个跟卫星有直接的这样一个测控中心呢，应该是如您所愿了。

　　李：对当时九泉卫星发射中心，那么到哪里呢，到南京呢他去招一些学生，我们听了这个消息以后呢，我们就赶快找他，我们班五个同学都分到那里去了，大家都还很愿意去的。

　　主：很热情的，那时候会知道这是一个，或者说在别的外面人看来很神秘的一个事业吗？知道吗？

　　李：这个地方呢在我们确定我们分配到那里去之前，他都不告诉我们在什么地方，他就光说在西北，等确定了，录取我们五个人了，这才悄悄的告诉我们，说是在，你要坐火车呢是在清水下，清水车站到那里下车，那里下车了以后呢还有一个接待站，你到接待站拿着你的录取通知书到那里报了名以后，还要再坐火车向里走，实际那个时候还要坐八个小时的火车。

　　当时的西北航天实验基地面对戈壁，背靠黄沙，李济生在给妻子的第一封信中这样写道：“站在大戈壁滩上，一望无际，如同站在大海上一样，辽阔无限。尽管这里现在很荒凉，我想通过我们努力，我们会用自己的双手创造出一个崭新的世界”。

　　1970年4月24日，我国的一颗人造地球卫星“东方红一号” 发射成功，《东方红》乐曲响彻寰宇。庆功大会上，当人们陶醉于胜利的喜悦之时，27岁的李济生端着一碗饺子难以下咽，—位老专家的问话让他心里难安。

　　当时专家是说了什么样一句话给您一个很大的触动。

　　李：一个老工程师呢他就问我，那个时候我是算轨道的嘛，说你们算出来这个轨道的精度是多少啊，因为轨道，有一些轨道的参数，其中有像半成轴吧，就是长度的，还是几个角度的，就问说，你这个算出来的这个半成轴误差是多少，你算出来的这个角度的误差是多少，我说我不知道，当时呢我觉得这个问题非常重要，因为你作为数据来讲，你都不知道你的精度是多少，那么人家就不知道你算的结果可信度是多少，当然作为第一颗卫星来讲咱们要求不高，只要求呢它预报出来你眼里看得到就行，那么这个范围是很大的，但是我想随着咱们国家航天技术的发展，后面应用卫星会越来越多，那么应用卫星就会对你轨道有很高的要求，如果这个东西你都没有数，不知道自己算的轨道精度是多少，那人家怎么用你的这个结果呢，没法用。

　　在以后整整一年的时间里，在戈壁滩简陋的工房里，他终于找到一种方法，估算出了我国第一颗卫星的定轨实际误差。

　　主：您所有的这种研究基本上全都是靠计算。

　　李：对。

　　主：那么这个计算的过程对您自己来讲是一个很艰苦的过程。

　　李：是，因为搞天体力学呢比较枯燥，它整天就是计算，它没有其他的一些实验手段，它本身呢基本上也不去观测，因为对学天文的人来讲呢，人们可能会想的比较浪漫，一个晴朗的夜空，满天星，跑到天文台去观测这个天空，但实际上对天体力学来讲呢它不是搞这个观测，而是别人观测了数据拿来了以后呢，全部都是处理这些数据，这本身看起来是比较枯燥的，但是这个里面呢也有它的乐趣，它的乐趣就是，你想想看，一个人造卫星我也没有去看它，在天上看不见摸不着的一个东西，我就给你这个观测数据，算出来它的轨道，算出来轨道以后，然后预报它什么什么时间在什么什么地方，到时候一看它确实在那个地方，这不也是一种乐趣吗？

　　秦岭大山中，这条几公里长的蜿蜒小路，就是当年从卫星测控中心生活区到计算机房的山道。当地的老百姓经常见到一个小个子书生每天拎个打狼的棍子早出晚归。

　　1975年，我国准备发射返回式卫星。当时，只有苏联和美国掌握了卫星回收技术，而且是经过多次失败才实验成功的。而我们财力有限，失败不起。能否首战告捷，航天测控十分关键。

　　主：在这个1975年的时候，中国开始准备发射第一颗这个返回式的卫星，您当时担当这个具体的任务是什么呢？

　　李：当时呢我是负责这个轨道计算的，咱们第一颗返回式遥感卫星是一天到三天，然后返回，如果你的轨道算不准，那么你对这个返回的控制呢那就控制得不准，你像这个卫星呢，一秒钟呢它要飞行将近八公里，7.8公里，如果说你的时间相差一秒钟，那么它就会偏离8公里，那么你要是偏差几秒钟的话，那么它会这个落点落得很远，落得很远你就找不到它，所以它对这个定位的精度呢要求还是比较高的，但是当时咱们使用的这个定位的方法呢，有一个问题，它叫“零界群角”问题，什么叫做“零界群角”问题呢？就是当这个卫星的轨道面和赤道面，它这个夹角呢是63.4度的话，那么在这个轨道计算的公式里面，其中有一些项呢，分母就变成零了，我想这个大家都知道，如果一个数被一个零一除，这不就成了无穷大了，也就是这是一个不定的，那么这样的话，那么你算轨道就算不出来，就没法算轨道了，即便是这个分母不严格的等于零，那么它如果说这个轨道群角很接近于63.4度的话，那么它不严格的等于零，但是这个数会很小，接近于零，那么这时候你算出来的结果误差就会很大，那么误差很大，这就影响了这个返回的控制，所以这个问题呢当时就成为咱们第一颗这个返回式遥感卫星的一个很大的难题。那个时候我和其他人一起了，上那儿去解决这个问题，以后呢就是也查一些国外的资料，也推导一些公式，然后就把这个问题解决了。就是开发了一种就是以交点周期为补偿进行记分的这样一种方法，避免了这个“零界群角”的问题，这样呢最后算出来的轨道呢精度还是很高的，

　　尽管最终李济生完成了高精度轨道计算，但卫星发射入轨后的异常情况让李济生的心里忐忑不安。卫星每绕地球一圈，李济生都要对其进行轨道计算，那些日子里他和卫星一起度过了不眠之夜。

　　主：提前的这个计算都是您做的一个预测，那么但是要不断的使这个预算的精度很准确，那么真正到它发射，到它的返回用了多长的时间。第一次。

　　李：发射到返回是3天48圈转了。

　　主：那么这3天当中您当时是一个什么样的状态？

　　李：因为那是咱们国家第一颗返回式卫星，所以大家呢都非常紧张，担心呢我算得准不准呢？能不能把它收回来呀，都是这方面呢，那么大家从精神上来讲大家都非常紧张，我又是非常轨道计算的，因为这个卫星在咱们国家是一个上空运行的时候进行的，近地卫星它有一个特点，就是白天呢过三圈，晚上过三圈，就是咱们国家能够看到的这个范围，东边从长春，西边到喀什，整个这个过程，从东到西里边白天游三圈，在这个范围里过，晚上呢也是游三圈在这个范围里过，每一次三圈完了以后都要算，算完了以后就开会，开会汇报，这次算的时候是什么什么样子，然后下次三圈过完了以后又要算，算了以后呢算成什么样子，哎，这次为什么和上次不一样了，为什么相差大了，或者这些问题了都要去研究，实际上每次三圈完了到下一个三圈，虽然有几个小时的时间，完了以后呢又要计算，又要开会，又要研究，实际上再到下一个三圈就是说没有多少时间了，基本上开完会以后很快就要下一个三圈又要开始了。

　　主：所以这三天几乎是不断的，不停的计算。

　　李：对对对，不断的接收数据计算，开会研究。

　　主：而且还高度紧张，不知道它是不是回来。

　　李：对，三天三宿吧，大概，当时睡觉，没有睡到四五个小时的时候，三天三宿的时间。

　　主：不会睡觉的时候做梦都梦到计算。

　　李：到最后就是一看显示屏，两个眼睛就哗哗的流泪。就是到三天的时候，快返回的时候了，因为经过三天呢睡觉很少，而且整天盯着显示屏在那里看，看到最后两个眼睛一看显示屏就流泪。

　　主：您是一种生理的反应还是说疼。

　　李：不是，是眼睛疼啊。

　　主：而且还高度的紧张。

　　李：对对对。

　　主：那最后真正看到这个卫星回来的时候，您还有眼泪可以流吗？

　　李：那时候不是流眼泪了，那就很高兴了，这个听到返回了，找到这个卫星了，都成功了嘛，这样咱们国家成了世界上第三个掌握回收技术的国家

　　下节精彩：随着计算结果出现偏差。李济生面临着空前的信任危机

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