投資在天 受益在地
—— 專訪中國工程院院士、航天電子技術專家張履謙

投資在天 受益在地
—— 專訪中國工程院院士、航天電子技術專家張履謙

張履謙院士是我國雷達及航天電子技術專家，1995年當選為中國工程院院士。1951年，他在總參通信部研究雷達和抗干擾技術，為抗美援朝和創建我國電子對抗事業作出了貢獻。1957年以后，他調至國防部第五研究院，從事航天領域的研究，參與航天型號和衛星的研制工作，做出了顯著成績。他主持研制的成果曾獲全國科學大會獎一次、國家科技進步特等獎一次、一等獎一次，并獲何梁何利基金科學技術進步獎和中國載人航天工程突出貢獻者獎。張履謙對中國衛星事業的貢獻更是顯著的，他在通信廣播衛星、氣象衛星、資源衛星、導航定位衛星、雷達衛星等研制過程中，參加了方案制定，指導技術攻關，為其保駕護航和謀劃發展，做了許多細致的工作。1991年，他主持撰寫了《關于提高中國應用衛星研制水平的研究報告》，提出了發展中國應用衛星的規劃和建議，被當時的國防科工委領導采納實施，對中國應用衛星事業的發展起到了促進作用。他還十分注重衛星應用開發工作，提出了“投資在天、受益在地”的“天地一體化”工程概念，對衛星應用事業的發展，起到了很好的推動與指導作用。

2013年11月15日，中國宇航學會衛星應用專業委員會正式成立，張履謙院士被聘為專業委員會顧問組專家，參加了成立大會，見證了中國衛星應用發展進程中這一重要時刻。會后，本刊記者帶著若干衛星應用的問題，專訪了張履謙院士。

記者:在20世紀80年代發射東方紅二號通信衛星時，您提出了“投資在天，受益在地”的理念，這適用于所有應用衛星的情況，請問您對此有何看法？

張院士：應用衛星和衛星應用是我們振興中華一個非常重要的領域，中國宇航學會正式成立衛星應用專業委員會，這對推動我國衛星應用事業的發展，具有重大意義。

回憶在1985年，我調到航天部科技委從事衛星方面的工作，第一件事就是去調查東方紅二號在軌衛星的故障原因。我記得一天晚上李鵬總理來電視接收站視察，正好看到衛星電視廣播的畫面清晰，聲音宏亮，大家都很高興，但第二天，就傳來了廣播的圖像沒有了，轉發器的螺流增大，行波管停止工作，衛星出了問題，這件事給我的觸動很大。

為了調查清楚衛星故障原因，航天部科研局要我組織一個故障調查小組，到轉發器和行波管研制單位進行調查研究，衛星故障排查進行了兩年，才弄清楚原因，因為地面試驗工作沒有做透，深層次的問題沒有發現，這就要求我們必須把地面的工作做深、做透，上天才不會出問題。

東方紅二號衛星發射成功后，我國有了自己的通信廣播衛星，實現了我國邊緣地區和城市間的通信，促進了我國通信事業和國民經濟的發展，實現了廣大國土和對邊遠地區的電視廣播，改善了人們的文化生活。

我們研制衛星，其目的是為了應用。研制成功一顆衛星，所費的代價是很大的，當時在我的心目中，產生了一種強烈的思想念頭，衛星在天上，真正的用途在地上，因此說“投資在天，受益在地”。

衛星技術發展很快，用途日益廣泛，在國防、工業、交通、經濟、金融、保險、海洋、農林、水利、漁牧、教育、醫療、環境、文化、藝術等等領域，都可以應用衛星來驅動其發展，促進社會進步，“只要你想得到，它就可以做得到”，有著非常廣闊的應用前景。

現在，國際上普遍認為衛星投資與效益之比在1∶10左右，這是有一定根據的。

我對衛星研制和衛星應用有著深厚的感情，因此對中國宇航學會成立衛星應用專業委員會感到由衷的高興。

記者：1991年您主持撰寫了《關于提高我國應用衛星研制水平的研究報告》，請問主要提出了哪些發展建議，這些建議對我國應用衛星發展有哪些影響？

張院士：我1985年到科技委工作以來，第一代的應用衛星研制工作，基本上都參與了。開始時，我參與了風云氣象衛星的研制，風云一號氣象衛星是極軌衛星，用于獲取全球氣象圖像，風云二號氣象衛星是靜止軌道衛星，用于快速獲取半球氣象圖像，并進行天氣廣播，我關心的主要是這兩種衛星的空間環境適應性和圖像傳輸質量方面的問題。后來又參與了資源衛星的一些研制工作，并為其謀劃建立地面標定場，使圖像能取得好的應用效果。通信廣播衛星我只是做了一些有關電子設備研制的工作。我也參加了謀劃和發展我國的北斗導航定位衛星。從親身經歷的體會，感到我國應用衛星的研制，經過了艱苦的歷程，實在是很不容易。

兩型氣象衛星的研制歷程可是非凡，對我們的隊伍建設那是一個很大的鍛煉，風云一號A星上天只工作了39天，風云二號衛星上天后不久就頻頻出現了工作不穩定。那時，東方紅二號甲轉發器少，通信容量不能滿足需求。研制的資源衛星分辨率低、譜段少。還有一些應用衛星的研制，我國還存在空白。我國的衛星與國外相比，品種少，性能差，壽命短，研制周期長。如何提高衛星研制水平，是擺在當前的一個嚴重問題。

因此，當時的國防科工委提出由科技委牽頭撰寫如何提高我國應用衛星研制水平的研究報告，為領導機關決策提供依據。時任國防科工委主任丁衡高當面交待任務，叫我擔任研究組組長，請艾長春、張國富為副組長，還有王兆耀、鄭尚敏和中科院、電子部的專家和代表參加，共同研究撰寫如何提高我國應用衛星研制水平的報告。

我們到北京、上海、西安、蘭州等地的衛星研究所，進行了實地考查，了解研制的條件、人力資源、設備等技術情況；接著又前往電信、廣播、測繪、水電、氣象、海洋、農業、地礦、金融、教育等部門，調研對應用衛星的需求和發展。1991年10月，研究組完成了研究報告，上報給國防科工委丁衡高主任，并報送中央專委。

在研究報告中指出，我國應用衛星研制水平低，其主要原因是我國研制工作基礎差、底子薄；系統論證不夠，設計與管理水平不高；對預先研究重視不夠；國家對航天事業的投資偏低等。

結合我國的具體國情，報告提出提高應用衛星研制水平的基點是：著眼于整個衛星系統總體性能水平的提高，滿足國民經濟和國防建設的迫切需求，為今后發展奠定基礎。同時，要堅持自力更生，提倡大力協同，軍民兼顧，突出重點，爭取國際合作，積極采用新技術，加強頂層設計，加強預先研究，加強管理水平，適當加大投入，逐步技術改造。

在研究報告里繪制了一幅到2000年我國應用衛星十年發展的藍圖，報告建議應加快發展通信廣播、對地觀測、導航定位、科學試驗四種類型衛星，有東方紅三號衛星、Ku頻段廣播衛星、數據中繼衛星、風云一號和風云二號氣象衛星、資源衛星等15個型號。

研究報告提出需盡快攻克衛星大型精密可展開天線、不同頻段的衛星轉發器、高分辨率CCD和紅外相機、多通道掃描輻射器、合成孔徑雷達、高碼率數傳等有效載荷關鍵技術16項；研究報告還提出需攻克衛星平臺基礎技術13項，有衛星平臺的型譜化和優化設計、衛星運動部件的長壽命和可靠性、衛星姿態控制穩定與仿真、高性能推進技術、高效能源、高性能材料、抗輻照加固與抗單粒子效應、星上數據管理等。

報告的主要創新點是首次提出衛星有效載荷的研制要搞國家隊，在全國誰家研制的衛星有效載荷水平高就上誰的，不搞獨家封閉研制，其效果是激勵競爭，提高質量，加快進度。其次是搞基本型衛星平臺，將衛星研制實現模塊化、系列化，打破過去研制一個衛星要研制一種平臺的局面，平臺通用化加快了研制進度，保證了質量穩定。還有，在報告中提出了合理可行的一筆技術改造經費，用于搞預研和基礎建設，改變過去不重視預研和湊合搞科研的局面，這些建議對衛星研制的技術水平提高，起到至關重要的作用。

這個報告得到各級領導機關的共識，經過兩個五年計劃的實踐，到21世紀初，衛星的研制水平邁上了一個新臺階，實現了所繪制的發展藍圖，形成了空間技術跨越式的發展，出現了群星燦爛的局面。

記者：2005年1月，您和王禮恒、楊嘉墀、屠善澄、戚發軔、童鎧五位院士根據2004年中國北斗導航系統論壇上反映的情況，向國務院提出《關于促進北斗導航系統應用的建議》，并提出了實施典型示范工程、組織北斗用戶機的元部件攻關等相關建議，這個聯名建議得到了國務院的高度重視。請您介紹一下這個高屋建瓴的建議的背景情況？

張院士：1983年，陳芳允同志與我共商研究在中國建立雙星定位系統（即北斗一號）方案，繼而獲得沈榮駿院士在測通所領導進行的搭載原理性試驗的成功，又得到（總參）測繪局卜慶君局長的支持和航天局批準立項。2001年，我國兩顆北斗一號衛星研制出廠被送上太空。2003年5月，一顆備份星又發射定點成功，同年12月，北斗一號地面系統建成和調試開通。北斗一號的設計用戶容量是70多萬戶，除測繪部門外，衛星上天二三年其他用戶不足萬戶，還有大量的富余，衛星每天在天上的消耗就一二百萬元，實在是令人不安。

張履謙院士欣然為本刊題詞

我國北斗一號導航衛星顯著的特點是除有定位功能外，還有通信報文發送的功能，這是美國全球導航定位系統（GPS）所不具備的。北斗一號系統的缺點是用戶機重量、體積較大，價格偏高，芯片依靠進口，不能無源定位。2005年，我們已開展北斗二代的研制，北斗二代保持系統的通信功能，可以進行無源定位，兼容國外體制（GPS、GLONASS），第一期建立我國及周邊的區域性導航定位系統，第二期建成全球導航定位系統。

衛星工程，是“天地一體化”的工程。研制衛星系統必須抓住頂層設計，天上地面統一考慮，尤其是導航衛星，如果地面不好用，大家不想用，那就得不到效益。我國要搞好北斗衛星導航系統的推廣應用問題。第一，要組織示范工程，以范例說明北斗有用，能夠在很多業務部門應用，發展北斗二代，是與北斗一號兼容的。第二，要搞元器件國產化，如果買國外芯片，不發展自己的集成電路工業，不但用戶終端的價格降不下來，且將受制于人。第三，要國家政策的支持，芯片開發需要經費的支持。第四，要創新，創新才能前進。這些觀點在2004年我們參加的中國北斗導航系統論壇會上取得了高度的共識。

2005年1月，在王禮恒院士的帶領下，我們幾位院士簽名，向國務院提出《關于促進北斗導航系統應用的建議》，報告送上的第二天就得到了溫家寶總理的批示。國家不但將北斗衛星導航系統建設列為國家基礎建設規劃，還為北斗衛星應用解決了資金投入的渠道問題。

現在，北斗區域衛星導航系統已于2012年底開通，全球衛星導航定位系統計劃于2020年實現，北斗衛星應用出現許多典型的應用工程，兼容芯片已開發研制成功，終端設備的批量生產初具規模，應用與創新有較大進展，呈現出美好的發展前景。

記者：請您談談我國發展衛星應用技術的重要性和意義？

張院士：我認為發展衛星應用技術的意義是非常重要的，我要強調的有三點。

一是發展衛星應用可以促進國民經濟增長。衛星應用在工農業生產中可以提高生產力，如通信衛星應用于經濟管理、金融監管、遠程醫療和教學，氣象和對地觀測衛星用于氣象預報、國土資源勘探、農林作物監測、環境保護，導航定位衛星應用于陸上交通、航空航海，等等。這些都十分有利于促進國民經濟增長，衛星的應用領域十分廣泛。再舉一個例子，借助于衛星通信，可以實現網絡化生產。據報道，手機廠家通過衛星互聯網，一個星期就可以設計制造出一款新型的手機，廠家從網上調用其他地方甚至國外生產的外殼、電池和芯片等，很快就研制出新一款產品。衛星應用的發展帶來了生產的革命，從而顯著地促進國民經濟增長。

二是發展衛星應用可以保衛國家安全。現代信息化戰爭是隨著衛星的出現而產生的，例如，國外的軍事偵察衛星相機分辨率達到0.1米，可以很清楚地觀測、識別機場、港口及其武器裝備，導航定位衛星用作空間飛行器的全球導航，從而可實現遠程進攻打擊。如果沒有偵察衛星和全球導航定位衛星，美國就不可能聲稱對世界任何一個地方實施外科手術式打擊，由此可見衛星在軍事上的作用。發展衛星應用對國防十分重要，可以保衛國家安全，這樣人民才有穩定的生存和發展環境。

三是發展衛星應用可以增進人民幸福。應用氣象衛星可以預防、減少惡劣氣象帶來的災害；應用環境衛星實現環境監測，減少環境污染，人民可以在健康的環境中生活得更幸福；應用廣播通信衛星可以豐富人民文化生活，全國特別是邊遠鄉村也可以收看、收聽豐富多彩的電視和廣播節目。

張履謙院士與本刊記者親切交談

因此，發展衛星應用技術意義重大，《衛星應用》辦刊的責任十分重大。應用的領域和需求的數量是極為可觀的，衛星應用的發展必需形成產業化，通過產業化降低成本，提高質量，產生效益。

四是要集成和融合。衛星具有通信、廣播、導航、定位、氣象、成像等多種功能，孤立的功能數據所起的作用是有限的，衛星應用的一個重要發展方向是集成和融合，將多種功能集成一體，將多傳感器數據進行融合，將多種網絡數據進行融合，向用戶和決策部門分發，廣闊開拓衛星應用新途徑。

記者：請問，您認為今后發展衛星應用應著重注意哪些問題？

張院士：現在我國衛星應用有了一定的基礎，我就今后應注意的問題，談些不成熟意見。

一是要花更大的力氣來進行推廣應用。經過國內多次衛星應用論壇和會議的召開，宣傳了衛星應用的意義，交流了已取得的成果，介紹了一些取得良好效益的工程，促進了衛星應用的發展，但就全國來講，發展是不平衡的，衛星應用有的地方好，有些地方差，好像是南熱北冷，東暖西涼。南方和東南沿海地區對發展衛星應用熱情很高，北方和西部要差一些。今后，有關部門應加強引導，出臺一些優惠政策，進一步辦好技術交流平臺，推廣成果應用，將全國各地的衛星應用事業掀起高潮。

二是要努力于技術創新。技術創新才能推動衛星應用的發展，只有終端性能提高和價格下降，好用、實用、耐用、經濟的產品，才能對人有吸引力，要做到這點，那就要靠技術創新。衛星應用的領域和范圍是很廣的，要在各個方面努力技術創新，推廣其應用。

三是要形成產業化。我國是一個衛星應用的大國，

記者：《衛星應用》期刊從1993年創辦內刊到現在公開發行，已經整整20年了。20年來，中國航天取得了跨越式發展，與之相隨的衛星應用也從應用研究邁向業務化運行，走入尋常百姓家。《衛星應用》見證了中國衛星應用的成長，您對我們期刊今后的發展有何建議？

張院士:《衛星應用》期刊我經常看，再忙也要翻一翻。《衛星應用》走過了20年的歷程，許多圖書館的書架上也都擺著《衛星應用》刊物，為讀者所喜愛，辦得很好，對科學技術普及、行業的學術交流和衛星應用事業的發展，很有促進作用。

建議今后《衛星應用》圍繞應用，多報道一些國內各行業的典型案例，如在海洋、環境、氣象、通信、導航、鐵道等領域的一些成功應用，以推動衛星應用技術的發展。還要注意報道一些國內、國外衛星應用的技術創新，現在哪個方面有技術創新，哪個地方就有生命力，衛星應用也不能例外。還要多報道一些國內產業化發展的情況，以促進我國衛星應用產業化。隨著我國向航天強國的發展，《衛星應用》的責任重大，使命光榮，希望能辦成中國宇航學會衛星應用專業委員會的會刊，指導全國衛星應用技術和產業的發展。

黨的十八屆三中全會提出中華民族偉大復興的歷史任務，應用衛星和衛星應用領域也是中國夢的重要組成部分，我們要抓住當前的發展機遇，作出應有的貢獻。

· 本刊記者|贠敏 靳穎

· 攝影|甄小云 張衛華