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中国造价几十亿元卫星太空故障 专家69天抢救(图)

2015-10-26 10:12:00 来源:中国新闻网 责任编辑:

核心提示:李恒年带领团队昼夜不停,建模、计算、分析,再建模、再计算、再分析,历时69天的太空营救终获全胜!

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李恒年近照。李 浩摄

  “牧星人”勇闯九天 ——记西安卫星测控中心测控技术部研究员李恒年

刚刚过去的9月份,对于中国航天来说,可谓收获丰硕——

这个月,中国共发射5枚火箭、27颗卫星,发射密度空前。

仰望浩瀚太空,如今已有百余颗类型不同、功能各异的“中国星”在遨游……

“日月之行,若出其中。星汉灿烂,若出其里。”“九天之际,安放安属?”

上世纪60年代,以“两弹一星”元勋陈芳允为代表的老一辈科学家建立了我国最早的卫星测控网。世纪之交,中国科学院院士李济生主持开发的卫星精密定轨系统,把中国航天测控事业推向了一个新的高度。

今天,西安卫星测控中心测控技术部研究员李恒年接过中国航天测控事业的接力棒,先后攻克了多项航天器轨道与姿态控制技术难题,推动我国航天器轨道确定与姿态控制能力迈上新台阶。

牵星牧舟勇闯九天,让我们一起见证这位“牧星人”的豪迈与精彩。

“只有超前准备,才能占有一席之地”

那次失败,过去十几年了,李恒年始终念念不忘。

2001年,在德国国际空间中心组织的航天工程专业进修大会上,李恒年与各国航天精英同台竞技,角逐一项名为《空间防御机器人卫星测控技术》的课题。

和绝大多数人一样,李恒年在已有技术框架内精心设计了方案。唯独一名外国小伙另辟蹊径,提出用母卫星和子卫星的闭环控制完成测控。最初,专家们都觉得这个方案根本不可能实现。但经过一番论证之后,课题最终被这个小伙夺走了。

这次失败给李恒年带来了强烈的冲击。他事后总结:“观念是思想的光芒,科学研究思想观念要超前,你的思维意识超前多少,创造、分析、归纳、提出和解决问题的能力怎么样,这是关键。最前沿的东西是模糊的,它是一种智慧的触角,怕的是你想不到。”

从此,李恒年的目光始终盯着最前沿。

随着世界各国地球同步轨道航天器发射数量日益增多,双星乃至多星共位控制技术成为世界航天大国竞逐的技术前沿。要成功把双星或多星定点在同一位置上,只有拥有先进的航天器精确控制能力才能实现,差之毫厘卫星就有可能发生碰撞乃至爆炸。

为尽快抢占这一技术制高点,李恒年主动领衔“多星共位控制技术”和“双星共位地面控制实施方案及预警分析”两项重大课题研究,成功解决了双星非同步控制的安全隔离和互不干扰问题。2004年,我国成功实现双星共位运行,跻身具有卫星共位控制能力国家行列。

如今,李恒年又把目光投向“数字卫星”这一世界前沿课题。他和团队的梦想就是用数字化的方式描述和表现一颗卫星的所有零部件,在计算机里为每颗在轨卫星建立档案。

这一课题跨越了数学、力学、控制工程学等多个学科,难度可想而知。攻关过程中,全力以赴的同事们记住了李恒年的一句话:“只有超前准备,才能在竞争中占有一席之地。”

“做科研的人,一定要敢为天下先”

谁能想到,李恒年第一个创新成果竟是旁听听来的。

李恒年刚毕业那年,被分到中心的BP机寻呼台工作。这位数学专业研究生,感到浑身有劲无处使,便常常跑到测控技术部旁听同事讨论。一次任务联调,地面测控站频繁出现数据中断、跳变、丢失等现象,令许多技术人员一筹莫展。

在一边听出一点名堂的李恒年跑回去查资料。通过反复对比技术资料,他敏锐地意识到:这是传统的数据处理算法与计算机性能不匹配导致。他连续5天泡在资料室,撰写出一套新方案。

当他拿着方案向时任测控技术部软件室主任陈长贵汇报时,陈长贵被他的勇气和执著感动,专门邀请有关专家对李恒年的成果进行评审。时任测控技术部总工程师的李济生一锤定音:“这套方案做得不错,我看可以让他试一试!”新方案投入使用,测控站数据中断等问题迎刃而解。

一晃20多年过去了,李恒年那股闯劲儿至今未变。

那年,我国自行研制的自旋稳定地球静止轨道卫星“风云二号”即将发射。李恒年独自承担了定姿软件编写任务。他反复分析程序代码,发现原有方案虽然能够满足需要,但使用的算法一直沿袭上世纪70年代相关数学基础。

“要不要改?能不能改?”他跑去咨询了很多专家,大家都说这是老一辈科学家亲自审定的经典模型,不要轻易改动!是遵从权威、沿袭惯例,还是打破成规、大胆创新?

“做科研的人,一定要敢为天下先。”李恒年决定全力以赴演算求证新方案。

最终,这套控制技术成功应用于随后的多次任务,使卫星姿态确定精度提高了30倍,变轨控制精度提高近10倍,节省星上燃料近15公斤。从此,我国自旋卫星测控水平跨入国际先进行列。

“把自己逼至绝境的次数多了,就更自信了”

这是一次历时69天的太空大营救,李恒年不负众望,一战成名。

2006年11月,我国在轨运行的一颗卫星姿态失控,供电异常,与地面联系时断时续,情况危急。

卫星研制部门和航天测控战线的专家紧急会商。当务之急,是尽快确定卫星姿态,抓住每次几秒钟的卫星加电时间,注入控制指令。否则,造价数十亿元的卫星将成为毫无用处的太空垃圾。

几天过去了,抢救工作毫无进展。领导把目光投向李恒年。

“没问题!”李恒年挺身而出,也把自己逼到了绝境。当时,我国航天测控网的覆盖率还不高,确定卫星状态、捕捉卫星抢救时机的难度非常大。面对时断时续的遥测数据,一切现成的算法都无济于事。

卫星状态越来越糟,谁也不知道卫星在空间怎么运动。李恒年带领团队昼夜不停,建模、计算、分析,再建模、再计算、再分析……

“成功了!”在一个深夜,他带领团队终于掌握了卫星翻滚的规律和太阳能帆板供电的周期规律,准确预测出卫星最大供电时段。按照他的建议,远望号测量船在南半球上空捕获卫星,注入遥控指令……历时69天的太空营救终获全胜!

李恒年有句流传甚广的话:“天上的事,那都是天大的事儿。”他也特别愿意挑战这些“天大的事儿”——

2011年8月,我国首颗海洋动力环境卫星在太空运行中突然出现姿态异常,太阳能帆板无法对日定向。李恒年率领团队冲向测控任务现场,争分夺秒建立卫星姿态动力学模型,提出了卫星减旋和控制方案,为成功抢救卫星赢得先机。

一次次卫星抢救,让人们记住了那张自信的面孔。有记者问李恒年为什么这么自信,他说:“把自己逼至绝境的次数多了,就更自信了。”

“天梯无捷径,基础性工作是最值钱的工作”

这是一条勇闯九天的闪亮轨迹——

系统建立同步卫星共轨控制的理论方法和技术,成功运用于我国和其他国家多颗卫星共轨控制;

发展地球卫星轨道确定理论,提出针对机动卫星的轨道确定理论技术,成功运用于我国多颗机动轨道卫星;

研究提出飞船返回舱轨道控制技术,使返回舱落点预报精度自“神舟五号”任务以来,始终稳定在1公里以内;

……

当人们为李恒年的一个个创新成果惊叹,并探究背后的奥秘时,他给出的答案异常简单:脚踏实地,走实每一步!

2004年,我国北斗二号卫星导航工程启动,需要解决卫星该放在什么位置、怎样部署、怎样控制星座等诸多难题。李恒年带领课题组从基础研究入手,先后承担了3项导航星座构型设计与控制等重大专项课题,为北斗导航系统建设提供了重要技术保障。

2011年12月27日,我国对外宣布,拥有自主知识产权的北斗卫星导航系统正式提供试运行服务,北斗星座长期维持的代价远远小于美国GPS星座。那一刻,李恒年无比自豪,能为航天测控科研做点基础性的工作,不论吃多少苦受多少累都值得!

为了让年轻人站在更高的起点上,李恒年带领张智斌、杨科化、张定波、侯黎强等团队成员将有关数学计算、地球运动、时间和坐标系统、轨道和姿态动力学、优化和估计等方法写成20多万行代码,形成了较为完备的轨道控制算法库。如此规模的基础积累,在国内外同类技术实验室都属罕见。

如今,这已成为李恒年最欣慰的一幕场景:一批批刚刚毕业的年轻人,来到这里即可站在20多万行代码搭起的基础平台上进行科研攻关。(记者 邹维荣 特约记者 宗兆盾 通讯员 高盛)

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