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这位“牧星人”飞往星空
[ 发布时间:2019-07-31 ]   [ 信息来源: 新华日报 ]  [ 字号: ]

  每一颗卫星都有一条属于自己的轨道,每一位卫星测控专家都有一套属于自己的轨道计算方法。这种方法是个人的研究成果,更是国家的核心机密。南京大学校友、中科院院士李济生一生都在寻找各种最佳的计算方法,把卫星定轨精度从2公里提高到100米、1米,乃至目前的厘米级,为中国卫星铺设了一条最精密的轨道。


  1970年4月24日,巴丹吉林沙漠深处,我国第一颗人造卫星“东方红一号”即将升空。


  离发射塔架不远的平房里,一个小伙子正聚精会神地核对着卫星设计轨道数据。他叫李济生,那时刚从南京大学天文系毕业四年。


  “东方红一号”发射成功了。庆功宴上的李济生端着一碗饺子,却难以下咽。一位老专家的问话在他耳边萦绕——“咱们的卫星虽然上天了,轨道也计算出来了,但你知道轨道精度是多少吗?”


  当时,限于技术和装备水平,只要求测控系统计算出卫星运行轨道,对轨道精度没有提出要求。李济生刚刚知道这个概念。


  不知道定轨精度,就无法验证轨道计算的正确性;没有精确的轨道数据,就无法对卫星进行有效的控制。他下定决心:一定要制定出中国卫星的精密轨道计算方案!


  李济生从“东方红一号”卫星轨道数据着手,设想了一个个轨道鉴定方法,又一个个否定。戈壁滩上那间简陋的工房,灯光几乎每天都亮到深夜。


  一年攻关,他开发出了用卫星轨道“预报误差”来确定轨道精度的方法,以此测定的轨道精度约为2至5公里,我国卫星定轨精度首次有了数量概念。


  1975年,我国成功发射首颗返回式卫星。测控结果显示,卫星近地点高度在逐渐升高。但理论上,卫星受到大气阻力影响,轨道高度应逐渐下降。


  李济生一头扎进这个谜团,几个月后找到了答案——是卫星姿态控制的喷气管产生姿控力所致。由于只有0.7克作用力,人们在设计时忽略了它。但就是这轻微的作用力,使卫星轨道近地点每天升高300多米。他没有就此罢手,进而开发出“按交点周期积分法”的卫星定轨方案,使我国的卫星定轨精度达到了1公里。


  此时,我国卫星定轨精度仍远远落后于美、苏两国。李济生给自己定下新的目标:百米量级。


  日月引力、大气阻力、太阳辐射压力以及地球引力等各种“摄动力”,都会对卫星运行轨道产生影响。要进一步提高卫星定轨精度,必须在弄清和解决各种“摄动力”对卫星的影响上下功夫。


  1983年,他研究出“微分轨道改进和摄动星历表计算”定轨方案,使卫星定轨精度达到了200米,接近世界先进水平。随后他和同事们继续将精度提升到100米级。


  不过,当得知美国卫星定轨精度已经达到米级时,李济生坐不住了。他带领课题组研制开发新的精密定轨软件,一干就是四年多。


  1991年,新方案在我国发射的新型卫星上获得成功,卫星定轨精度从百米提高到十米量级,如果装备先进的测轨设备,可以达到1米。


  这项成果也为我国“神舟”无人飞船发射试验中的轨道确定,以及此后我国载人航天事业奠定了重要的技术基础。在他的指引下,我国航天测控人员不断攻克关键核心技术,如今已实现航天器定轨精度向厘米级的跨越。


  2019年7月28日,李济生院士因病于北京逝世,享年76岁。这位为中国航天测控事业奉献一生的“牧星人”,在我国航天史上留下了永不磨灭的轨迹。

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