李恒年:新一代太空“牧星人”
- 發佈時間:2015-09-24 02:31:55 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
以“兩彈一星”元勳陳芳允為代表的老一輩科學家為中國航太測控事業奠基——“東方紅一號”衛星的初始軌道參數、飛臨祖國各地上空的準確時間,都來自於陳芳允主持建立的衛星測控網。
世紀之交,中國科學院院士李濟生接力領銜我國航太測控事業,他主持開發的精密定軌系統,首次獲得準確的衛星軌道數據——沒有這些數據,就無法定位衛星的飛行軌道和位置,無法對衛星進行有效控制,衛星的應用價值,也就只能停留在“東方紅一號”的發展階段。
今天,駐陜某基地技術部研究員李恒年,再次把我國航太器軌道與姿態控制水準提升到一個新高度——在茫茫太空中高速飛行的衛星、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太測控專家,也因此被譽為新一代太空“牧星人”。
為摯愛的航太事業熊熊燃燒
1992年,25歲的李恒年研究生畢業,被分配到基地技術部。那段日子,澳星發射連續失利的陰霾尚未散去,中國航太亟待奮起。能夠投身事關國家尊嚴的航太偉業,讓李恒年感到如魚得水,渾身都有使不完的勁兒。
從最基礎的測控數據處理,到研究提出航太測控最優估計方法;從衛星機動軌道確定,到航太器姿態控制;從多星共位控制,到星座編隊穩定性設計;從神舟飛船返回落點預報,到北斗星座部署與控制……李恒年的人生軌道同航太軌道緊緊連在一起,再也沒有分開。
投身航太測控事業20多年來,他先後攻克7項航太器軌道與姿態控制技術難題,發表50余篇高品質的學術論文,出版4部專著,入選新世紀百千萬人才工程國家級人選,被表彰為“全國優秀科技工作者”,從一名毛頭小夥,成長為國內知名的航太動力學專家。然而,令人想像不到的是,他卻從未離開過科研一線,從未謀求過一官半職,連個小組長都沒當過。
2012年,李恒年用英文寫就的專著《Geostationary Satellites Collocation》(《地球靜止衛星共位》)一書,得到原新聞出版總署“經典中國國際出版工程”資助,被世界知名學術出版機構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項國家科技進步二等獎,6項部委級科技進步一等獎、6項二等獎,讓許多科研機構和大型企業青眼有加,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,年邁的父母先後罹患重病,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,李恒年説,“想掙錢的話,我就不會跑來搞衛星。和老一輩航太人相比,我們趕上了航太事業大發展,能在自己熱愛的事業中找到人生價值,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”元勳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,當人類如今相繼走進太空,這裡卻已成為大國博弈的戰場。環繞赤道上空、距地面約36000公里的地球靜止軌道,就是各國“鬥法”的一個重要舞臺。
1945年,英國科幻作家亞瑟·克拉克最早設計了這條軌道。由於衛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無線電通信的轉机平臺。隨著人類航太的發展,這條360度的圓弧顯得越來越擁擠。因為,就算按照正負0.1度分劃,赤道上空也只有1800個衛星“軌位”。而截至目前,世界各國在國際電信聯盟(ITU)註冊的靜止軌道衛星已經超過了2300顆。
這就意味著,掌握雙星或多星共位控制技術,成為地球靜止軌道衛星控制的新課題。
李恒年把這一課題選定為攻關方向。他主持創立的控制理論和方法,不僅提高了靜止衛星控制精度,而且延長了實施軌道控制週期;不僅設計提出了我國衛星雙星共位方案,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,我國一顆北斗衛星發射在即,日本、俄羅斯各有1顆衛星搶先佔據了“北斗”預定的組網軌位。
國家測繪局邀請李恒年等航太專家,代表中國同日本、俄羅斯兩國代表團展開談判。由於擔心3顆衛星共位産生碰撞危險和電磁干擾,日、俄兩國堅決不同意中國衛星擠進來。
經過週密準備和艱苦談判,李恒年設計提出的衛星共位控制方案,最終得到了兩國專家認可。截至目前,3個國家的衛星已在同一軌位上安全運作8年多,為世界航太和平發展樹立了典範。
近年來,隨著我國北斗衛星導航工程加速推進,衛星組網面臨的難題日益凸顯。李恒年提出了“衛星編隊構型捕獲控制方法”、“北斗導航星座構型維持控制”等一系列衛星編隊、星座構型優化設計與控制方法,為北斗工程建設作出突出貢獻。
在多年的航太測控工程任務實踐中,李恒年不僅解決了眾多棘手問題,而且注重總結提煉和理論昇華,先後撰寫出版了《地球靜止衛星軌道與共位控制技術》《航太測控最優估計方法》《衛星機動軌道確定》《Geostationary Satellites Collocation》等4部專著。
由他領銜的宇航動力學國家重點實驗室,主持和承擔國家“863”“973”多項重點課題研究,取得了豐碩成果。帶領團隊3次參加國際軌道設計競賽,與美國噴氣推進實驗室(JPL)、歐空局(ESA)等世界頂尖團隊同臺競技,屢獲佳績,在國際航太界樹立了中國航太的品牌和聲望。
在一次次考驗面前巋然屹立
李恒年領銜組織的一次次衛星異常情況處置,雖不見硝煙,卻驚心動魄,讓人感受到太空“牧星人”的責任擔當。
2006年11月,我國一顆遙感衛星突發故障。遙測數據顯示,衛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。
衛星研製部門和航太測控戰線的專家緊急會商。當務之急,是儘快確定衛星姿態,抓住每次幾秒鐘的衛星加電時間,注入控制指令,使衛星停止翻滾,轉入正常運作姿態。否則,造價數十億元的衛星,將成為毫無用處的太空垃圾。
李恒年帶領團隊挺身而出。經過持續20多天的倣真分析,他們終於掌握了衛星翻滾的運動規律和太陽帆板供電的週期規律,準確預測出衛星最大供電時間段。按照他們的建議,遠望號測量船在南半球上空捕獲衛星,注入遙控指令。69天的太空營救,終獲全勝。
2007年2月,一顆北斗衛星發射不久,信號突然消失,隨後連續17天與地面失去聯繫。李恒年再次受命出征,帶領科技人員直面重重挑戰,破解一個個難題,最終使衛星“起死回生”,為國家經濟和航太事業挽回巨大損失。
李恒年説:“科研工作者的血性,常常體現為挑戰自我、否定自我、超越自我的勇氣。”
(據人民網)
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