鋪就中國軌道

朱澤藍(lán)

1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號發(fā)射成功。當(dāng)人們陶醉于勝利的喜悅之時，27歲的李濟生異乎尋常的冷靜。慶功大會上，他端著當(dāng)時測控部為每一名科技人員準(zhǔn)備的餃子，但感覺難以下咽，一位老專家的問話縈繞耳際：“咱們的衛(wèi)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？”

當(dāng)時，限于技術(shù)和裝備水平，只是要求測控系統(tǒng)計算出衛(wèi)星運行軌道，對軌道精度沒有提出要求。

李濟生把目光投向了茫茫太空。早在一年前，美國的“阿波羅”飛船已經(jīng)登上了月球。60年代末，發(fā)達(dá)國家已將各種應(yīng)用類型的上百顆衛(wèi)星送上了太空。人家的衛(wèi)星軌道確定精度已經(jīng)達(dá)到百米級，也就是說，地面計算的理論軌道與衛(wèi)星在空間運行的實際軌道之間的誤差，不超過100米。而剛剛起步的中國航天測控，此時連“定軌精度”的概念都沒有。

仰望太空，李濟生心情沉重，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(shù)據(jù)，就無法對衛(wèi)星進(jìn)行有效的控制。如果不能建立一套精確計算衛(wèi)星在太空運行軌道的方案，剛剛起步的中國航天事業(yè)就難以向前發(fā)展。

一個強烈的愿望，在李濟生心里萌生：一定要制定出中國衛(wèi)星的精密軌道計算方案！

從零起步，李濟生踏上了追求中國衛(wèi)星軌道精度的漫漫之路。國內(nèi)沒有精密定軌的先例可循，李濟生只能摸著石頭過河。

他從東方紅一號衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)著手，設(shè)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里，燈光幾乎每天都亮到深夜，推導(dǎo)公式、編制軟件、分析計算結(jié)果，李濟生苦苦尋找確定軌道精度的方法。

一年攻關(guān)，李濟生在“0”和“1”的海洋中求索，我們無法描繪出那是怎樣的一種煎熬。一天，一個新的想法閃過他的腦海：能不能借用推算衛(wèi)星周期誤差的方法，來判斷軌道誤差呢？經(jīng)過反復(fù)計算和論證，他開發(fā)出了用衛(wèi)星軌道“預(yù)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(wèi)星定軌的精度首次有了數(shù)量概念。

此后的幾年里，李濟生忘我地搜尋國內(nèi)一切能找到的相關(guān)書籍，深鉆細(xì)研，利用出差機會四處拜師求教，結(jié)合每一次發(fā)射任務(wù)分析累計資料。

1975年，我國成功發(fā)射了第一顆返回式衛(wèi)星，測控觀察發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星近地點高度在逐漸升高。而從理論分析，衛(wèi)星受到大氣阻力的影響，軌道近地點高度應(yīng)該是逐漸下降。

為什么會升高？“一定是李濟生的軌道計算出了問題?！庇腥诉@樣議論。

是這樣嗎？李濟生一頭扎進(jìn)這個謎團里。當(dāng)時衛(wèi)星測控中心還設(shè)在一座大山里，為獲取足夠數(shù)據(jù)和理論依據(jù)，李濟生從北京到南京，再輾轉(zhuǎn)上海，資料數(shù)據(jù)收集了一大堆。他借助一臺手搖計算機，開始了不分晝夜的計算。

幾個月后，謎團解開了。衛(wèi)星軌道出現(xiàn)反常，是衛(wèi)星姿態(tài)控制的噴氣管產(chǎn)生的姿控力所致。由于只有0.7克的作用力，人們在設(shè)計時忽略了它。然而，就是這輕微的作用力，卻使衛(wèi)星軌道近地點每天升高300多米！

找到癥結(jié)，李濟生沒有就此罷手。他又開發(fā)出了“按交點周期積分法”的衛(wèi)星定軌方案，使我國的衛(wèi)星定軌精度達(dá)到了1公里。

然而，李濟生沒有沉浸在成功的喜悅里。因為，這一衛(wèi)星定軌精度還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美、蘇兩個航天強國。他又給自己提出新的奮斗目標(biāo)，要把衛(wèi)星定軌精度提高到百米量級。

李濟生知道，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(wèi)星運行軌道產(chǎn)生影響。要把衛(wèi)星定軌精度提高到百米量級，就必須在弄清和解決各種“攝動力”對衛(wèi)星的影響上下功夫。

李濟生回到南京大學(xué)向?qū)＜医淌谇蠼?。?jīng)過幾個月的刻苦攻關(guān)，他不僅對“攝動力”有了深入的認(rèn)識，而且針對各種“攝動力”對衛(wèi)星軌道的影響，一一建立了動力學(xué)模型。1983年，他終于研究出名為“微分軌道改進(jìn)和攝動星歷表計算”的定軌方案，使衛(wèi)星定軌精度達(dá)到了200米，接近了世界先進(jìn)水平。

從20世紀(jì)70年代到80年代的10年時間里，李濟生相繼建立了軌道計算解析法、“三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿控動力對衛(wèi)星軌道攝動”的動力學(xué)模型，研究開發(fā)了新的衛(wèi)星定軌系統(tǒng)。

到20世紀(jì)80年代中期，經(jīng)過李濟生和同事們的努力，我國的衛(wèi)星定軌精度逐漸從公里級提高到500米、200米、100米級，衛(wèi)星定軌精度不僅滿足了當(dāng)時國內(nèi)衛(wèi)星發(fā)射測控任務(wù)的需要，而且為我國航天事業(yè)發(fā)展奠定了堅實的軌道基礎(chǔ)。

隨著世界航天科技的飛速發(fā)展，李濟生的目光又盯上了更遠(yuǎn)的目標(biāo)。當(dāng)?shù)弥绹男l(wèi)星定軌精度已經(jīng)達(dá)到米級的消息后，他坐不住了。

李濟生把求學(xué)的目光投向了世界航天發(fā)達(dá)國家，發(fā)誓要把中國的精密定軌技術(shù)搞上去。1984年，李濟生終于跨進(jìn)美國得克薩斯大學(xué)的空間實驗室。在這里，李濟生仿佛走進(jìn)了知識迷宮。

一天，李濟生與一位國內(nèi)同行邂逅校園。那位同行問：“你準(zhǔn)備選修什么？”李濟生答：“精密定軌。”對方滿含關(guān)切地勸說：“這個專業(yè)三五年都學(xué)不出名堂來，到時沒有論文，拿不到學(xué)位，回到國內(nèi)誰承認(rèn)你？”對此，李濟生只是憨厚一笑。

在進(jìn)修的兩年里，李濟生與枯燥的阿拉伯?dāng)?shù)字日夜相伴，忘記了星期天、節(jié)假日，無暇光顧異國風(fēng)情，甚至連封家信也顧不上寫。兩年時間，李濟生掌握了別人至少用4年時間才能掌握的知識。導(dǎo)師發(fā)現(xiàn)了這個東方巨人的巨大潛能，熱情地勸他“留在這里工作吧！”李濟生當(dāng)即婉言謝絕：我是中國人，我的事業(yè)在中國。

回國后，李濟生帶領(lǐng)課題組研制開發(fā)新的精密定軌軟件。為了集中精力，他主動辭去了軟件室副主任的職務(wù)，帶著兩個年輕人，一干就是4年多。

1991年，新的精密定軌方案在我國發(fā)射的新型衛(wèi)星上獲得成功，衛(wèi)星定軌精度從百米提高到十米量級，如果裝備先進(jìn)的測軌設(shè)備，還可以達(dá)到1米。

1993年，中國科學(xué)院、國防科工委、航天工業(yè)總公司聯(lián)合對這一成果進(jìn)行國家級鑒定，一致認(rèn)為，這項成果建立了我國衛(wèi)星測控精密定軌系統(tǒng)，技術(shù)水平處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，并達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

當(dāng)時這項最新的成果，為我國“神舟”無人飛船發(fā)射試驗中的軌道確定，奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)，為以后我國載人航天事業(yè)乃至如今的太空作戰(zhàn)也奠定了扎實基礎(chǔ)。

李濟生還對幾十年的實踐經(jīng)驗，進(jìn)行了系統(tǒng)梳理總結(jié)，出版了《人造地球衛(wèi)星精密軌道確定》一書。這本書系統(tǒng)講述了精密軌道確定的原理、方法和全部動力學(xué)模型，反映了當(dāng)時這個領(lǐng)域最新成果和發(fā)展趨勢，是我國第一部衛(wèi)星定軌理論和實踐相結(jié)合的專著。