点击关闭

精度计算-人造卫星轨道动力学和卫星测控专家李济生-盐都新闻

  • 时间:

柯洁晒录取通知书

1991年,新的精密定軌方案在我國發射的新型衛星上獲得成功,衛星定軌精度從百米提高到十米量級,如果裝備先進的測軌設備,還可以達到1米。中國科學院、國防科工委、航天工業總公司聯合鑒定認為:該成果建立了我國衛星測控精密定軌系統,技術水平處於國內領先地位,並達到了國際先進水平。

此時,我國衛星定軌精度仍遠遠落後於美蘇。李濟生給自己定下新的目標:百米量級。

這項成果為我國「神舟」無人飛船發射試驗中的軌道確定,以及此後我國載人航天事業奠定了重要技術基礎。

「是不是李濟生的軌道計算出了問題?」有人議論。

當時,限於技術和裝備水平,只是要求測控系統計算出衛星運行軌道,對軌道精度沒有提出要求。李濟生也是剛剛知道這個概念。

李濟生沒有滿足於找到癥結。他從中吸取經驗,開發出「按交點周期積分法」的衛星定軌方案,使我國的衛星定軌精度達到了1公里。

一年攻關,李濟生在「0」和「1」的海洋中求索。一天,一個新的想法閃過他的腦海:能不能借用推算衛星周期誤差的方法,來判斷軌道誤差呢?經過反覆計算和論證,他開發出了用衛星軌道「預報誤差」的方法來確定軌道的精度。用這種方法測定的軌道精度大約為2-5公里,我國衛星定軌的精度首次有了數量概念。

「我是踩着眾人的肩膀一步一步上來的,我國航天測控事業要贏得新世紀,就要培養一大批年輕人,我願用自己的肩膀為年輕人搭建起攀登的雲梯。」李濟生曾這樣說。在他的指引下,我國航天測控人員不斷攻克關鍵核心技術,如今已實現航天器定軌精度向厘米級的跨域。

  

  

  

1983年,他終於研究出名為「微分軌道改進和攝動星曆表計算」的定軌方案,使衛星定軌精度達到了200米,接近了世界先進水平。隨後他和同事們不斷努力,將這一數字提升到100米級。這樣的定軌精度不僅滿足當時國內衛星發射測控任務的需要,也為我國航天事業發展奠定了堅實的軌道基礎。

李濟生一頭扎進了這個謎團。為獲取足夠數據和理論依據,他從北京到南京,再輾轉上海,資料數據收集了一大堆。藉助一台手搖計算機,他開始了不分晝夜的計算。

每一顆衛星都有一條屬於自己的軌道,每一位衛星測控專家都有一套屬於自己的軌道計算方法。這種方法是個人的研究成果,更是國家的核心機密。李濟生一生都在尋找各種最佳的計算方法,把衛星定軌精度從2公里提高到500米、100米、1米,到最後的厘米級,為中國衛星鋪設了一條最精密的軌道。

1970年4月24日,巴丹吉林沙漠深處,我國第一顆人造衛星「東方紅一號」即將飛向太空。

李濟生回到南京大學向專家教授求教。經過幾個月的刻苦攻關,他不僅對「攝動力」有了深入的認識,而且針對各種「攝動力」對衛星軌道的影響,建立了動力學模型。

不過,當得知美國的衛星定軌精度已經達到米級的消息后,李濟生坐不住了。1984年,他踏進了美國德克薩斯大學的空間實驗室。

人物資料李濟生,山東禹城人,自1966年畢業於南京大學天文系后,一直投身於祖國航天測控事業。歷任西安衛星測控中心技術部總工程師、研究員,1997年當選為中國科學院院士,先後參加了40多顆衛星的測控任務。

為了設計出衛星軌道精密計算方案,他和同事們嘔心瀝血,孜孜以求,奮力拚搏了20多個春秋,終於將軌道半長軸誤差從1000米降到500米、300米、20米……他建立的「三軸穩定衛星姿控動力對其軌道的攝動力模型」填補了我國該項動力學模型的空白;在國內首次提出並實現了衛星測控軟件的通用化、模塊化和標準化,創造性地提出了「衛星時」概念,實現了「一網管多星」,為發展獨具中國特色的航天測控模式作出了重要貢獻。

「東方紅一號」發射成功了。慶功宴上的李濟生端着一碗餃子,卻難以下咽。一位老專家的問話在他耳邊縈繞——「咱們的衛星雖然上天了,軌道也計算出來了,但你知道軌道精度是多少嗎?」

1995年,李濟生出版了《人造地球衛星精密軌道確定》。這本書系統講述了精密軌道確定的原理、方法和全部動力學模型,反映了當時該領域最新成果和發展趨勢,是我國第一部衛星定軌理論和實踐相結合的專著,為我國航天事業留下了寶貴知識財富。

他從「東方紅一號」衛星軌道數據着手,設想了一個個軌道鑒定方法,又一個個地自我否定。那些時日,戈壁灘上那間簡陋的工房裡,燈光幾乎每天都亮到深夜。

2019年7月28日,李濟生因病于北京逝世,享年76歲。這位為中國航天測控事業奉獻一生的「牧星人」,在我國航天史上留下了永不磨滅的軌跡,如今他飛向天堂,繼續逐星……

進修期間,李濟生與枯燥的阿拉伯數字日夜相伴,忘記了星期天、節假日,無暇光顧異國風情,甚至連封家信也顧不上寫。兩年時間,他掌握了別人至少用4年時間才能學到的知識。導師發現了他的潛能,熱情地勸他:「留在這裏工作吧。」

  

幾個月後謎團解開。衛星軌道出現反常,是衛星姿態控制的噴氣管產生的姿控力所致。由於只有0.7克的作用力,人們在設計時忽略了它。然而就是這輕微的作用力,使衛星軌道近地點每天升高300多米。

日月引力、大氣阻力、太陽輻射壓力以及地球引力等各種「攝動力」,都會對衛星運行軌道產生影響。要進一步提高衛星定軌精度,必須在弄清和解決各種「攝動力」對衛星影響上下功夫。

李濟生回國了。他辭去了軟件室副主任的職務,帶領課題組研製開發新的精密定軌軟件,一干就是四年多。

「牧星」院士李濟生走了……人造衛星軌道動力學和衛星測控專家李濟生,2019年7月28日因病于北京逝世,享年76歲。

不知道定軌精度,就無法驗證軌道計算的正確性;沒有精確的軌道數據,就無法對衛星進行有效的控制。一個強烈的願望,在李濟生心裏萌生:一定要制定出中國衛星的精密軌道計算方案!

圖片來自網絡距離發射塔架不遠的一座平房裡,一個小夥子正聚精會神地核對着衛星設計軌道數據。他叫李濟生,那時剛從南京大學天文系畢業四年。

1975年,我國成功發射了第一顆返回式衛星。測控觀察發現,衛星近地點高度在逐漸升高。而從理論分析,衛星受到大氣阻力的影響,軌道近地點高度應該是逐漸下降。

畢竟這是我國第一次發射衛星,沒有任何經驗可循。李濟生也只能在一遍遍計算、研究中等待成功的消息。

  

今日关键词:微信提醒关闭推送