枯燥中寻乐趣：人造卫星轨道测控专家李济生(2)

　　1975年我国先后成功发射三颗卫星。按预定的理论轨道计算，在大气阻力的作用下，卫星的近地点高度应该每天降低93米，然而三颗卫星近地点的高度每天却升高了300多米，难道李济生的轨道计算出了问题？

　　主：那这样大家会不会怀疑，是不是你一开始的计算错了。

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　　李：对啊，那必然是这样了，那么人家这个一些卫星研制部门的人就说，你们这个西安卫星测控中心算的轨道有问题，这是不是把数据拿到人家的单位去算去了，那么当时我是负责计算轨道的，我当时听到这个话以后感到压力很大，而且我也解释不出来，到底为什么会，本来是应该降低，为什么会算出来升高，我用一些方法进行判断呢，觉得我算的轨道精度呢还是可以的，不应该说是算错了，或者什么这类的问题，不会的，但是呢又解释不出来，然后就分析这个卫星，它在天上都是干什么，它都是怎么工作的，以后一查这个卫星呢，叫做三轴稳定的，也就是整个卫星必须维持相对地球来讲是三轴稳定的，这样子才能对地，所以他为了维持这三轴稳定呢，它卫星上有几个喷管，它的喷管呢就要在上面喷喷气，就是一旦偏离了这个姿态，他拿个喷管喷喷气，使得它再回来，那么当时我就想，那么这个喷管喷气的时候它会不会影响它的轨道，带着这个问题呢，和当时的这个卫星研制部门就讨论这个问题，当时卫星研制部门说不会的，他说那个喷气力太小了，不可能影响轨道，我说那咱们还是得要算算看，到底是影响还是不影响，因为它这都是卫星设计的东西吗，我也不懂卫星是怎么设计的，所以就到他那里学习，问人家喷管是怎么装，每一次喷气这个力怎么算等等这些东西，那么学习了以后呢，我回来以后呢就根据这些东西推导一些公式来计算，那么算了以后呢，觉得它这个力确实是会使轨道升高的，那时候在上海拿着手摇计算机那么算，算了以后呢，确实就是和我们实测的这个呢都对起来了，每天呢就是升高多少米，那么对起来以后呢，就跟他们上海的卫星研制部门给他们做了一个报告，他们当时听了以后呢，感到就是说你们确实是找到了这个原因，而且呢不但是定性的解决了，同时也定量的解决了，因为计算公式都推导出来了嘛，那么这些计算出来有一个什么好处呢？当然一方面是使得你定轨精度有一个提高了，这是一个方面，另外还有一个更大的好处，就是对这个返回式卫星，这个轨道设计有很大得好处，因为在这之前呢，这个返回式卫星轨道设计的时候它都不考虑这个问题，他也不知道有这个问题，他就光考虑普通的大气阻力，如果你要不考虑这个的话，那么运行，当时我算了一下，运行15天的话，会向偏西五六十公里呢，这样对你去寻找卫星来讲就有很大的困难了

　　在距地球赤道35786公里上空，有一条倾角为零度的圆形轨道。在这条轨道上任意一个点设置一颗卫星，当卫星运行速度为每秒钟3.07公里时，就和地球自转角速度相等，因此被称为地球同步轨道。1984年，我国准备发射“东方红二号”地球同步通信卫星。

　　[李济生同期声]

　　同期声地球同步通讯卫星，东方红2号这个卫星呢，那么它发射了以后呢，就是发射成一个大的一个椭圆轨道，远离点大概36000公里，近离点200公里，它的轨道面呢和赤道面的夹角大概是28度这个左右，那么要把这样一个轨道呢再变成一个地球同步轨道，所谓地球同步轨道就是它是这个轨道面呢是在地球赤道面里面，和赤道面重合的，那么它地面是三万六千公里的一个圆轨道，就是有这么一个大的椭圆轨道，这个椭圆轨道叫转移轨道，变成这样一个圆轨道，那么这整个控制过程呢还是比较复杂的，咱们国家以前都没有搞过的，当然大家都也很紧张了，都做各个方面的技术准备。

　　20世纪80年代，就在我国准备发射地球同步通信卫星时，前苏联、美国、日本等科技发达国家的地球同步通信卫星已经在赤道上空遨游了20多年。我国航天事业面临严峻挑战。

　　主：有一个过去的这个资料上讲到，说有一次您碰到一个国外的同行，讲到一个具体的技术的这个交流的时候，您就想请他讲一讲怎么，他就说我没有带笔记本电话，然后不能讲。

　　李：那是咱们国家发射第一个地球同步通讯卫星，就是东方红2号卫星的时候， 82年的时候呢，日本他那比咱们早一些发射这么一个卫星，那么他做的整个过程还是比较成功的，那么咱们就请他的专家到咱们这儿来进行技术交流嘛，请他们给咱们讲一讲，那么这个人呢是一个富士通公司的，那么他来给咱们讲，讲讲他们大概的情况，那么有一些具体的情况呢，我们就想让他更详细一些，一问他呢，他就说，对不起，我的笔记本没拿来，你要想了解的话就到东京去了解，那么我们一听，这显然就是说这个不想告诉我们了，是吧，我们听了以后也很生气，那人家不告诉我们也没办法，我们只有自己想办法那么只有我们自己去想办法去研究，去分析。

　　地球同步通信卫星的测控技术十分复杂，需要高性能的计算机。而当时，西安卫星测控中心仅有4台低性能的晶体管计算机。

　　当时一个日本专家在参观了计算机房以后曾赠言：用这样的计算机处理通信卫星测控中海量的数据，是根本不可能完成能够的。

　　主：您当时很生气，有什么反应？

　　李：那我们只有说自己回来以后想办法自己去从各个方面去分析、研究咱们自己的方案，咱们自己要把它搞好，只能是这样的，你靠外国人是靠不上的。那个电子计算机呢，看起来呢个儿很大，两台计算机占了两个大厅，但是呢它的能力呢和现在相比呀，那比现在的，不要说和现在的微机相比了，恐怕比你现在手里拿的掌上电脑都要差，当时它的运算速度是每秒20万次，它的内存呢，包括它的这个活动内存，半固定内存全部加到一起才246K字节，246K字节，像咱们现在，刚才我给你拿的U盘那么一点点，多少，128兆的，那比它大都不知道多少倍了。

　　主：那时候这种设备，就是很高性能的这种计算可以到国外去买吗？

　　李：那时候不行啊，那时候还有一个叫巴黎统筹委员会，你像高性能的计算机呢，在巴黎统筹委员会就卡住了，他根本不愿意卖给咱们，所以那时候我说的日本专家到咱们中国来的时候，我们请他去到我们机房里去看一看，去参观，他看了那个计算机，主：很看不上他说，这种计算机根本不可能执行这种地球同步卫星的这个测控的这个任务的，因为它的性能太差。

　　主：当时您作为就是一个核心的去参与的人，听到一个国外的这个内行的专家说这个话的时候，您当时心里是凉了，还是一种什么样的感受呢？

　　李：当时呢我们大家呢都是从两个方面去分析这个问题，一个呢就是说他说不行就真的不行吗？主：不服我们自己会不会想想办法，还是可以这个在这上头去完成这个任务，另外一方面就是觉得咱们这个计算机呢确实是性能比较低，那么性能比较低，要完成这项任务，咱们又买不来好的计算机，那怎么办呢，那必须还要想一些特殊的办法来解决这些困难

　　主：那么后来想到的这个办法是

　　李：那时候有两台主计算机，就是我刚才讲的，每秒钟只有20万次的两台主计算机，那么为了减轻它的负担呢，我们又加了两台呢“前端机”，那个前端机呢每秒钟是七万次的运算速度，那个更小了，比这个还要小，加了一台小的计算机，这样在收数据，发数据这个方面它可以分担一部分运作。另外呢就是在软件上呢我们又想了一些办法，怎么样能够把有用的软件让它在计算机里边运行，不用的软件把它拿出去，这个要用了，再把它再拿进来，等等这样一些方法。

　　主：也就是说实际上您去做了一个完全一个全新的软件的设计。

　　李：对对对，我们那个时候就叫做什么自动调度的一些办法

　　李济生近一年的攻关，挑战机器的极限和身体的极限，终于编制出通信卫星测控软件调度程序。而当时他的体重下降到只有40多公斤。50余万行的手编程序见证了他的艰辛。

　　发射前夕，国防部长张爱萍将军观看过模拟卫星测控过程的演练，兴奋地握着李济生的手说：“在这样落后的机器上能完成这样的任务，了不起啊。”

　　1984年4月8日，我国第一颗地球同步实验通信卫星发射升空，8天后卫星成功定点在125度赤道上空。

　　主：那么当您想的这些多种多样的办法最终解决了，就是说没有这个先进的计算机的这样一个结果之后呢，国外的同行看起来会有什么样的反映当时。

　　李：那时候也很巧，咱们是84年发射嘛，84年4月份发射，发射完了成功了以后呢，正好呢后边有一个会议，就是在东京，举行好像是第14届吧，空间科学学会正好让我去参加这个会，我也就这次真的到东京去了，主：真的去了这回是这次是真的去了，而去了以后，那个专家他也去参加这个会，他是富士通公司的嘛，他碰到我了，他就跟我谈起咱们这个卫星的事情。

　　主：他就觉得很好奇。

　　李：他问咱们几天这个把它控制到顶点，又问我，你是用什么计算机，你们买了什么计算机，我说就是你看到的那个计算机，哎呦，他说那真是奇迹，在那么一个落后的计算机上执行这个地球同步卫星这样的控制，这个测控过程这真是一个奇迹，那么完了以后呢，他又邀请我们到他们公司去介绍咱们东方红2号卫星的情况，当时呢我们去了好几个人嘛，就给他介绍，介绍了以后呢，我忽然想起来，你到我那儿去的时候，我问你，你们在那里还卖关子，问我个，当时问我个是卫星多少重量吧，多少，实际上我很清楚卫星的重量多少，我就跟他说对不起，我说我也记不得了，笔记本我也没拿来，我说你到中国去看去吧

　　在西安卫星测控中心，这本《人早卫星精密定轨研究》几乎是每个人的必备书。而这是李济生利用他难得的一个假期，将自己毕生定轨经验的一次总结。

　　精密定轨，标志着一个国家的卫星测控水平，在李济生的努力下，中国的卫星定轨精度从最初的千米级达到现在的米级。

　　主：那么您以前做过很多这种计算的工作实际上都是在不断的精确这个，刚才讲到的这个精度的问题，那么在您经历过来的这个卫星的35年当中，应该是从公里，那么到现在提高到了什么样的米数呢？

　　李：像咱们的资源一号卫星，这样的卫星，位置误差那个到达20几米，也就是二三十米吧，位置误差达到这个精度，那么使用国外的激光测距的数据呢，那计算卫星轨道能够达到一米左右，一两米的误差。

　　主：那么现在国际上最先进的这种，他们已经可以达到多少厘米？

　　李：不同的卫星这个定轨精度是完全不一样的，不是说一说定轨精度，那不管什么样的，主：都要求很精不管是轨道高低的计算精度都一样，不是的，这个卫星轨道越低，那么它的定轨精度就越差，因为越低，受大气阻力的影响就越大，而大气呢，变化呢有可能是不规则的地方，那么人们对它的掌握呢还不是很好，所以相对于低轨道卫星呢，一般来说定轨精度都比较低，而对高的卫星，你比如说像一千公里以上的，特别是像美国的这个GPS卫星，两万零二百公里，那么这样的卫星呢一般说轨道精度，定轨精度就比较高，也容易提高，因为它这个定轨精度除了你这个数学模型之外，还有一个测量精度的问题，像咱们我刚才说的，像咱们七八百公里的这个高度，算出来的卫星位置误差大概是二三十米，这是用咱们自己的观察设备，

　　主：可能那个设备就不够准。

　　李：对对对，你像咱们现在用的这个设备啊，测量距离的误差一般是十米到二十米，就是这么大的误差，测量速度的误差，就是测量这个卫星相对于这个设备的这个实验速度的误差是每秒五个厘米，这是咱们的测量结果，你想国外呢这个它那个测量这个速度误差呢是每秒一个毫米，甚至0.1毫米，比咱们就是要高10倍到50倍，十几倍、五十几倍，是这样的，所以咱们现在的设备测量精度还是不够的，

　　下节精彩：太空中的人造卫星75%为军事卫星，而它们在当今的战争中又发挥着怎样的作用？

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