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作者:王金锋

出版社:吉林出版集团有限责任公司

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空中指南:中国成功发射系列导航卫星

空中指南:中国成功发射系列导航卫星试读:

前言

自1949年10月1日中华人民共和国成立至今,新中同已走过了60年的风雨历程。历史是一面镜子,我们可以从多视角、多侧面对其进行解读。然而有一点是可以肯定的,那就是,半个多世纪以来,在中国共产党的领导下,中国的政治、经济、军事、外交、文化、教育、科技、社会、民生等领域,都发生了深刻的变化,中国人民站起来了,中华民族已屹立于世界民族之林。

60年是短暂的,但这60年带给中国的却是极不平凡的。60年的神州大地经历了沧桑巨变。从开国大典到60年同庆盛典,从经济战线上的三大战役到经济总量居世界第三位,从对农业、手工业、资本主义工商业的三大改造到社会主义市场经济体制的基本确立,从宜将剩勇追穷寇到建立了强大的国防军,从废除一切不平等条约到独立自主的和平外交政策,从“双百”方针到体制改革后的文化事业欣欣向荣,从扫除文盲到实施科教兴国战略建设新型国家,从翻身解放到实现小康社会,凡此种种,中罔人民在每个领域无不留下发展的足迹,写就不朽的诗篇。

60年的时间在历史的长河中可谓沧海一粟。其间究竟发生了些什么,怎样发生的,过程怎样,结果如何,却非人人都清楚知道的。对此,亲身经历者或可鲜活如昨,但对后来者来说却可能只是一个概念,对某段历史的记忆影像或不存在或是模糊的。基于此,为了让年轻人,特别是青少年永远铭记共和国这段不朽的历史,我们推出了这套《共和国故事》。《共和国故事》虽为故事,但却与戏说无关,我们不过是想借助通俗、富于感染力的文字记录这段历史。这套500册的丛书汇集了在共和国历史上具有深刻影响的500个蘑大历史事件。在丛书的谋篇布局上,我们尽量选取各个时代具有代表性的或深具普遍意义的若干事件加以叙述,使其能反映共和国发展的全景和脉络。为了使题目的设置不至于因大而空,我们着眼于每一重大历史事件的缘起、过程、结局、时间、地点、人物等,抓住点滴和些许小事,力求通透。

历史是复杂的,事态的发展因素也是多方面的。由于叙述者的视角、文化构成不同,对事件的认知或有不足,但这不会影响我们对整个历史事件的判断和思考,至于它能否清晰地表达出我们编辑这套书的本意,那只能交给读者去评判了。

这套丛书可谓是一部书写红色记忆的读物,它对于了解共和国的历史、中国共产党的英明领导和中国人民的伟大实践都是不可或缺的。同时,这套丛书又是一套普及性读物,既针对重点阅读人群,也适宜在全民中推广。相信它必将在我国开展的全民阅读活动中发挥大的作用,成为装备中小学图书馆、农家书屋、社区书屋、机关及企事业单位职上图书室、连队图书室等的重点选择对象。

编者2010年1月

一、提出方案

●刘志逵说:“用两颗卫星定位,以已知的地球半径数据和高程测量两颗卫星与目标间的距离进行定位,再传到指挥部,这在原理上是可行的。”

●陈芳允把小狮子拿在手里,左右摆弄一番,他会想起拿破仑的一句话:“这只狮子,还是让他好好地睡觉吧。”

●论文认为:“我们于1983年提出的利用两颗同步定点卫星对地球表面和空中目标进行定位的系统,经过理论分析和验算证明是可行的,而且可以利用我国自己发射的卫星来进行试验与试用。”

陈芳允提出双星定位系统

1983年,陈芳允提出用两颗地球同步通信卫星上的一段频带,即可确定地面目标任一时刻的位置和海上移动物体的定位导航系统,这个系统被命名为“双星定位系统”。

陈芳允是863工程的首倡者之一,著名航天测量控制专家、中科院院士。他提出的“双星定位系统”采用的是“双星定位”,这是一种创新,因为理论上至少要有4颗卫星,才能构成导航定位系统。

陈芳允1916年4月3日出生于浙江省黄岩县。1934年,考入清华大学机械系,一年后转入物理系。后到英国某研究室工作。1948年6月回国,在中央研究院生理生化所,协助所长冯德培研制神经生理方面的电子仪器。

陈芳允从1965年开始参加我国空间技术工作,于1967年调到国防科委第二十六基地,从事我国卫星地面测控网的研制和建设工作。

早在20世纪60年代,随着中国卫星事业的起步研究,中国卫星导航与定位研究也开展起来。进入20世纪70年代末,中国开始积极探索适应国情的卫星定位导航系统技术的途径和方案。

陈芳允早期从事雷达工作,就已经开始关注导航定位问题,在他参加空间工作之后,一直希望解决利用卫星对地球上运动物体的定位导航的问题。

他研究了美国的全球定位导航卫星系统,即所谓的GPS导航系统,这一系统为了满足全球、全时间工作,需要18颗以上卫星,而且没有通信功能,要使主管部门知道使用者和用户的位置,还需要有移动通信设备支撑,上下系统极为复杂且不经济。

按我国当时的技术、经济状况,发展类似美国的全球定位导航系统GPS系统难度较大。

在中国第一颗同步卫星即将发射升空前的一天,陈芳允对同步卫星总设计师办公室的刘志逵说,能否考虑充分发挥同步卫星的作用,使其为国防和国民经济服务。

1984年,刘志逵拿着一份计算结果给陈芳允作了汇报,他说:

用两颗卫星定位,以已知的地球半径数据和高程测量两颗卫星与目标间的距离进行定位,再传到指挥部,这在原理上是可行的。

陈芳允听后笑了,他希望中国的导航卫星系统能够尽快立项,以便为中国的国防和国民经济服务。用这一系统去比较3颗以上的卫星所能定位出来的用户三维位置的精确度,结果不相上下。

1988年美国人K·G·乔汉森发表了同一设想,更证明了陈芳允“双星定位系统”的科学性。

陈芳允期待方案获得认可

在有关部门支持下,陈芳允带领课题组的同志经过两年多的艰辛探索,再加上刘志逵在理论上的分析和精密计算,终于做出一个全新的“双星定位通信系统”。

这是一个伟大的发明,有专家认为,只有载人航天工程可与之相比。

早在古代,人们就发明罗盘、指南针帮助自己在森林里打猎、大海里捕鱼不迷失方向。后来人们又发明了雷达,为航行中的飞机、遨游大洋的舰船确定所在的位置。

每一次科技发明都是一次进步、都是一个飞跃。再后来在茫茫的大漠里,也能清楚地知道自己的坐标而不致迷途,在蓝色的海洋里舰船随时知道自己的位置而确定航向,飞机在广阔的天空中高速飞行时刻清楚自己的方位,卫星导航定位是其中最有效的手段。美国军事之所以如此强大,与其GPS导航系统密不可分。

然而,伟大的发明问世的时候,往往不被人认可。因为人们还不了解它,敢于创新者毕竟是少数。只有经过时间的洗礼,伟大才会逐渐绽露自己的光芒。

中国的“双星定位通信系统”也是这样,虽然陈芳允他们在1983年就率先提出了这一设想,遗憾的是当时还很少有人认识到它的优越性,所以他也就无法很快实现自己的这个先进设想。

这使陈芳允很苦恼,他家里有一只陶瓷的观赏玩具棕黑色的雄狮,他非常喜欢这只神态昂扬的小狮子,他在小狮子的底座下工工整整地题写了4个字:“雄狮独步”,以表明他的心境。

说来很有意思,这位天性好静,不抽烟,不喝酒,不打牌,不跳舞,不爱凑热闹的科学家,一辈子从事严谨的科学研究,偏偏就喜欢这只玩具小狮子。用他自己的话解释,就是希望我们国家能成为醒来的雄狮。

有时陈芳允的方案不被人理解,他就把小狮子拿在手里,左右摆弄一番,他会想起拿破仑的一句话:“这只狮子,还是让他好好地睡觉吧。”他的心情就会逐渐好转。因为雄狮醒后还会东方狮吼,现在只不过是养精蓄锐。

陈芳允相信,总会有一天,他的设想变成现实。他不灰心,不气馁,要一直努力下去,直到获得成功。

合作推动双星定位系统

不过陈允芳的伟大设想也不是完全没人赏识,曾任国防科工委的沈荣骏就是他的知音之一,两个人的合作成为了科技界的佳话。

两个人的合作,还要从陈芳允60岁当兵说起。60岁对于一个军长来说也到了退居二线的年龄。可陈芳允偏偏就在60岁那年实现了加入中国人民解放军的愿望,在别人眼中,陈芳允真是个怪人。可也许正是由于此,才造就了一个科学界的奇才。

1976年在中国历史上极其重要的一年。时代的转机,对一个人来说往往也是一种机遇,可以给你提供更多的选择。陈芳允抓住这个时机,想改变一下自己,他觉得部队是钢铁长城,他喜欢安定团结的环境。

当时,他已经在国防科委所属基地搞了整整10年的卫星测控系统的建设工作。埋藏在他心里已久的愿望也由此萌发,他盼望自己能成为这支绿色部队中的一员。不过他也考虑到自身的不利因素,60岁开始军旅生涯,他已不再年轻,不过在行将进入老年的日子里,自己还能做些什么?他决定只要认准了就要做下去。

陈芳允考虑成熟以后,郑重地向组织上提出了参军的请求。

陈芳允要求参军的报告很快得到了组织的批准。这个花甲之年穿上军装的新兵,刚入伍就被任命为国防科工委洛阳跟踪与通信技术研究所副所长。

有趣的是,跟踪与通信技术研究所搬到河南洛阳以后,和他一起上任的还有一位副所长沈荣骏,他们可以说得上是老友重逢,都是中国航天测控的创业者。

两个人在工作上一直配合默契。只是年龄差距较大,沈荣骏比陈芳允年轻20岁,但这并不影响他们之间的忘年交。其实在共同建设中国的航天测控网时,他们就结下了深厚的友谊。

1977年,在沈荣骏的帮助下,陈芳允光荣地加入了中国共产党。这一年陈芳允已经61岁了,他觉得自己焕发了革命青春。沈荣骏和陈芳允的性格截然不同,这可能恰恰促成了他们之间的互补。

沈荣骏性格直爽,办事向来干脆利落,像旋风般卷起一件件棘手的事,然后又大刀阔斧地扫平一切障碍。后来沈荣骏升任一所之长,所里的大事小事他都得管,而且还得管好。

陈芳允却是一个性情温和,不爱多管闲事的人,他遇事不轻易求人,头发长了自己理,衣服破了自己补。可他天天脑子里想的可都是天上的事。

在建设中国的航天测控网上,他们有过4次大的合作。

第一次合作是在1967年,为中国第一颗人造地球卫星建立测控网。最后就是他们共同合作的测控方案,为中国第一颗人造地球卫星成功地实施了测量控制。此项目获得国家科技进步特等奖。第二次合作是为中国第一颗通信卫星建立测控网。这个项目与通信卫星一起获得国家科技进步特等奖。第三次合作是解决中国远洋航天测量船“远望号”的电磁兼容问题。此项目获国家科技进步一等奖。

第四次合作,就是1983年陈芳允提出的“双星定位通信系统”了。当时沈荣骏任河南洛阳跟踪与通信技术研究所所长,他知道陈芳允的设想后,给予了大力支持,跟他探讨方案,给他提供条件。

1983年底,沈荣骏调国防科工委干部学校任校长,临走前,沈荣骏对过去从事的测控工作写出一份总结报告,题为《导弹航天测控系统的现状与发展》。

1984年,陈芳允也调离测通所,任国防科工委科学技术委员会常任委员,他一直在作“双星定位通信系统”的研究,可是由于经费等问题他遇到了不少困难,只好无奈地进行持久战。

沈荣骏调任国防科工委副主任后,对陈芳允提出的“双星定位通信系统”给予大力支持,他亲自出面找国防科工委计划部商量,让有关单位成功地进行了体系试验,并最终获得了理想的试验数据。

双星定位系统得到确认

1985年,陈芳允因在空间科学技术领域的突出贡献,荣获国际宇航科学院院士的称号。同时他兼任了国防科技大学四系的教授和博士生导师。他有很多事情要做,然而却始终放不下他研究的“双星定位通信系统”。

这一年,正好在南京紫金山天文台召开测地会议,陈芳允在会议讨论中又再次提出了“双星定位通信系统”。

他在发言中,将这一系统与美国导航星全球定位系统GPS和苏联全球导航卫星系统格洛纳斯相比较,美、苏的卫星系统具有导航定位能力,但精度还不算高,无通信功能,又都需要多颗卫星才可实现。而他研究的“双星定位通信系统”,仅利用两颗同步定点卫星,就可以覆盖很大地区,且有通信功能,能同时定位、定时,精度更高。

陈芳允的设想提出以后,引起了一些与会者的注意。当时,国防科工委司令部范厚爽参谋和总参测绘局的蒲局长对陈芳允的这一设想产生了兴趣,他们认为总参测绘局需要这一系统。他们回到北京后,立即向总参测绘局领导作了汇报。

这样“双星定位通信系统”在搁置两年以后,终于被总参测绘局所接受。

1986年初,该项目以“双星快速定位通信系统”为名获立项批准。

1987年6月,陈芳允和刘志逵、冯汝明、解志超等同志在《中国空间科学技术》杂志上以《发展我国的星基定位通信系统》为题发表了他们的论文。

在论文中,他们明确阐述了自己的观点:我们于1983年提出的利用两颗同步定点卫星对地球表面和空中目标进行定位的系统,经过理论分析和验算证明是可行的,而且可以利用我国自己发射的卫星来进行试验与试用。

过去我国长期没有自己的导航卫星系统,通常是购买或仿制国外系统的用户终端设备,以满足急需,如子午仪导航用户终端设备。我们认为这种解决办法不是上策,只能是权宜之计,如果延续下去,国家不仅需要长期巨大的经济负担,并且随时承受着某种不能自主的风险。

从国家的根本利益出发,立即着手建立我国自己的快速定位通信系统,为我国四个现代化建设提供长期、稳定、经济和可靠的定位、导航与通信业务的服务,就变得十分的必要和急需。

根据我国航天和电子技术的水平,我们已经具备自己解决利用同步定点卫星组建快速定位通信系统的能力,经过努力,在不长的时间建立这种系统是完全可能的。

事业的奇迹,终于出现在奋斗者坚韧的汗水里。

二、艰难起步

●新华社为此发布消息说:“利用两颗卫星将快速定位、通信和定时一体化并获得理想的试验数据,这在国际上还是首次,快速定位精度达到了国际先进水平。”

●中心党委丝毫不敢大意,紧急下达命令:“严防死守,绝不让非典病毒进入发射场。”

●总装首长对系统工程师们的评价是:“质量建设生力军,科技攻关领头羊。”

北斗卫星定位成功立项

1989年9月25日,在国防科工委司令部测控部的组织领导下,由总参测绘局、成都电子部10所、计量科学院等单位一起在北京进行了“首次双星快速定位通信系统”的功能演示。

在不足30平方米的临时机房里,设置着信号接收和定位计算中心。北京某地的用户设备利用我国定点于赤道上空东经87.5度和110.5度的两颗通信卫星进行试验,经计算机处理参数,一秒钟后显示屏上就出现了这个用户的精确地理位置,与档案记载的误差在20米以内。

机房里响起了热烈的掌声。“首次双星定位通信系统”的功能演示获得了成功。

这次功能演示不仅定位精度准确,而且这个系统还可以进行简单的报文通信和时间发播。在世界上第一次实现地面目标利用两颗卫星快速定位、通信和定时一体化,为我国研制、发展双星导航定位系统奠定了理论和技术基础。

第二天,新华社为此发布消息说:

利用两颗卫星将快速定位、通信和定时一体化并获得理想的试验数据,这在国际上还是首次,快速定位精度达到了国际先进水平。这项卫星应用尖端技术,标志着我国独立开发利用卫星通信资源有了新的突破。

1993年,“双星定位通信系统”被列为“九五”计划中的任务。1994年1月,“双星定位系统”正式立项研制,同时根据后来任北斗星通总经理赵耀升提议,正式命名为“北斗”卫星定位导航系统。“北斗”卫星定位导航系统在测绘、航天、航空、航海、矿山、运输、抢险救灾和国防建设等方面具有广泛的应用价值。

后来这个系统的研制成功,标志着我国独立开发利用卫星通信资源有了新的突破。此项目获得国防科工委科技进步一等奖。

这4次大的科研项目均获得成功,沈荣骏却拒绝在上报奖励完成人时填写自己的名字。他谦虚地说:“这都是陈芳允挂帅搞的科研项目,我只不过给他一点支持,功劳应该是陈先生的。”

陈芳允谈到沈荣骏时,赞赏地说:“沈荣骏在基地航测处时就作技术方案,他对中国航天测控网的建设有很大的贡献。很多人反对我提出的微波统一测控系统,沈荣骏支持我搞,给了我很大帮助。国防科研不是哪一个人能独立完成的,都是大系统,这些项目没有沈荣骏的支持,我很难获得成功。”

陈芳允终于把自己的想法变成了现实。其实操作精神对于每个人来说都非常重要,任何一个想法再美好和神奇,如果不能操作或是实现,就等于零。

这里无需去描述他发明创造的技术过程,他的设想的提出,到寻找机会问世,让人们去认识它、接受它并使用它,就经过了整整10年的时间,我们仅仅从这一点就可以知道他经过了百折不挠的努力。

这对于一个科学家而不是社会活动家的陈芳允来说是多么不容易。他年年、月月、天天都是安静地在工作现场、办公室、实验室、书房里看书搞科研。这中间,一个科学家不仅要搞科研,完善所研究的项目,而且要不厌其烦地宣讲新项目的重要意义,坚信自己的梦想能成功,他才能获得成功。

多年来,陈芳允虽然名气很大,却不愿意抛头露面。除了他感兴趣的科研课题,他的语言极其“金贵”,其实那是没碰到知己,碰到他的朋友和感兴趣的话题他会说起来滔滔不绝,当然大多是“三句话不离本行”。

成功发射北斗导航卫星

2000年12月21日0时20分,我国自行研制的第二颗“北斗导航试验卫星”,在西昌卫星发射中心用“长征3号甲”火箭发射升空,并准确进入预定轨道。

20世纪中国航天最后一次发射获得圆满成功。中国航天人以全年五战五捷的优异成绩,向20世纪道别。

这颗新星将与同年10月31日发射的第一颗“北斗导航试验卫星”一起,构成“北斗导航系统”。这标志着我国将拥有自主研制的第一代卫星导航定位系统。

中国北斗卫星导航系统将于2001年底开通运行,并为中国经济发展服务。世界上只有少数几个国家能够自主研制生产卫星导航系统。我国自行研制生产的北斗卫星导航定位系统,不仅具备了上述能力,而且在定位性能上有所创新。

我国自主建立的第一代卫星导航定位系统“北斗导航系统”服务范围包括中国大陆及东南海域所有地域,属区域性系统,可以满足国内卫星导航需求。

这个系统是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统,建成后将主要用于监控救援、信息采集、精确授时、导航通讯,主要应用西部和跨省区运营车辆、沿海和内河船舶、水利、气象、石油、海洋和森林防火、通信、电力、铁路和交通、公安保卫、边防巡逻、海岸缉私和交通管理等范围。“北斗1号”导航系统运用非常广泛,用在交通管理上,可以使始点和终点的管理者都能很清楚地了解交通工具的行驶情况,用在农业上可以用农用导航系统进行位置准确的灌溉,用在一些交通不发达地区,如西藏,进藏车队就算遇上大雪封山,通过卫星导航系统,后方也可以判断出准确的位置。

利用若干颗导航定位卫星组成卫星导航系统,综合了传统天文导航定位和地面无线电导航定位的优点,相当于一个设置在太空的无线电导航台。它可以在任何时间、任何地点,为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度。“北斗导航试验卫星”和“长征3号甲”运载火箭,由航天科技集团所属空间技术研究院和运载火箭技术研究院研制。这次发射是我国长征系列运载火箭第六十四次飞行,也是自1996年10月以来,我国航天发射连续第二十二次获得成功。

克服非典困扰准备发射

2003年5月25日,在西昌卫星发射场上,高高的卫星发射塔架,环抱着“长征3号甲”火箭和“北斗1号”卫星,乳白色的火箭高高矗立,整装待发。我国第三颗导航定位卫星将从这里升空。

这次发射的第三颗“北斗1号”卫星从2001年开始研制,短短的两年多时间内,以五院为主的研制单位克服了许多困难,使卫星顺利“诞生”。

这颗卫星不仅作为备份星要在第一代系统中服役,而且将试验第二代导航系统的关键技术,因此增加了很大的难度。

李祖洪总指挥说,负责总体和有效载荷研制工作的人员贡献很大,他们完成了与新的有效载荷相关的重点任务。

当时,国外生产的某部件拖延交付时间,造成了周期延长,使困难增加。但最终航天人刻苦攻关,在进发射场前圆满完成任务,发射前的评审结果相当理想。

不过,这次发射与以往的卫星发射相比,多了几分凝重。当装载着火箭和卫星的专列相继从北京开往西昌卫星发射场的时候,我国一些地区正发生“非典”疫情。

列车上,试验队临时党委召开会议,紧急部署抗击“非典”的工作。这时,西昌卫星发射中心也在紧急行动。虽然这里似乎远离“非典”,但中心党委丝毫不敢大意,紧急下达命令:

严防死守,绝不让“非典”病毒进入发射场。

一项项严格的措施从上而下,贯彻到每一个角落。所有参试人员全部进行体检,中心实行了封闭式管理。

去发射场采访的记者们也亲身经历了防范措施的严格。当一群记者从北京乘坐飞机来到西昌时,一下飞机就被送到中心医院接受体检,量体温、验血、透视,确认身体健康无恙,才被允许进入发射场。

在这个特殊的时刻,发射场上的每个人都感受到自己肩负责任的重大。大家心里有一个共同的目标,那就是安全可靠地把卫星送上太空。

一进发射场,就能看到一幅幅高挂在发射场上的标语,标语上写着:

一手抓预防非典,一手保任务成功!

抗击非典人人有责,卫星发射我自当先。

让非典远离发射,用成功鼓舞民族。

不同的标语,道出了中国航天人共同的心声,那就是全力抗击“非典”,成功发射北斗。

在一阵阵庄重、紧张的调度指挥声间隙,近千名一线岗位操作手都收到了服务保障小组这样贴心的询问:

今天的预防药喝了吗?别忘了测体温。

在全国人民众志成城抗击“非典”的非常时期,西昌卫星发射中心承担了发射我国第三颗“北斗1号”导航定位卫星的非常任务。时间紧,任务急,全国各地多支参试队伍向西昌汇聚,给中心的防“非典”工作带来巨大压力。

中心党委确立了“防‘非典’就是保成功”的工作思路,一线“非‘典防’治领导小组”、“预防技术指导组”、“医疗救护专家组”等迅速成立并开展工作。

结合中外协作、人员多的实际,中心制定了35项“非典”防治方案。同时。每天3次对卫星测试厂房、工作台、食堂等场所进行消毒,每天两次送预防中药到测试一线。中心还为全体一线技术人员注射了免疫增强剂,对试验场实行了封闭式管理。

此刻,当“长征3号甲”运载火箭托举着“北斗1号”卫星即将升空之际,中心依然保持着无一例“非典”病人和疑似病例的优异成绩。

本次卫星发射任务,是西昌卫星发射中心缩短发射周期、提高发射效率的首次尝试,即将火箭、卫星进场后的测试等任务准备时间由过去的两个月缩短为一个月。任务流程变化大、设备状态变化大、参试人员成分新,被大伙称为“非常发射”。

中心针对任务的新特点加大岗位训练力度,利用自行研制开发的“火箭仿真训练系统”等进行操作人员岗前强化训练,加大设备改造力度和质量监控力度,严格按质量放行标准进行操作。

一线科技人员叫响了“抗击‘非典’人人有责,试验任务我自当先”的口号,更加全神贯注,狠抓质量,精心操作。据统计,任务期间,一线官兵累计加班8200多人次、3.8万多小时。“五一”节期间,不少参试人员主动留队加班,还笑称:“既完成了任务,又预防了‘非典’,一举两得”。

这次发射,对运载火箭首次采用了新的测试发射流程,大大缩短了火箭在发射场的测试周期,两个月的流程减少到一个月,虽然流程减少,但是测试过程中没有发现任何质量问题,而且质量还有所提高。原本火箭上一般在发射前存在数十个问题,但是这次发射之前检查只有六个问题,而且问题基本发生在地面。

发射中心各部门,特别是一线参试人员,加大了岗位训练的力度,组织了两次近似实战的模拟演练,加大了质量监控的力度,对发射操作进行了更严格的规范化管理。据统计,中心一线人员累计加班3.8万多个小时。

西安卫星测控中心各测控站制定了周密的卫星测控预案和防治‘非典’方案,要求所有参试人员切实做到“标准不降,工作不松,秩序不乱”。

执行海上测控任务的“远望1号”“远望2号”航天测量船也加强了非常时期的防范。他们专门抽调了10余名医生随船出海,并且组成了海上防控“非典”应急小分队、防治“非典”医疗技术组、食品卫生检查组,预设了船上“发热隔离室”。

种种措施都只为了保证“北斗1号”的海上测控任务的圆满完成。

所有参加这次发射的工作人员心里都明白,这次升起的,必将是一颗争气星、鼓劲星、民族精神之星!

科技人员奋战北斗发射

在西昌卫星发射中心,活跃着一支年轻的科技骨干队伍。在“北斗”卫星的发射中,他们抓质量、查隐患、排险情、攻难关,战功赫赫。他们为北斗卫星的发射做出了重大的贡献。

第一颗“北斗1号”任务测试中,火箭平台出现异常摆动。平台是运载火箭的关键设备,直接关系到火箭飞行安全。在保持原系统状态基础上,高级工程师李本琪决定,有意识恶化加电条件,继续测试。

经过夜以继日的连续加班,故障终于复现,他们获得了大量的故障信息,找出了故障原因。此次任务中,李本琪还先后组织排除了控制系统某计算机遥测数字量异常故障、三级动力系统电动气活门漏气等故障,为任务圆满成功奠定了坚实基础。

绰号“教授”的高级工程师车著明,圆圆的脸上总是挂着笑容,虽然讲一口难懂的湘北方言,但丝毫不影响他与同志们融洽相处。从一个中专生,成长为西昌卫星发射中心测控系统学术带头人,数据处理专家型人才,他付出了太多太多。

在常人看来,由于逻辑思维习惯的不同,要理解、吃透别人研制的软件是一件非常枯燥的事,它甚至比重新开发一个软件还要困难。车著明不厌其烦地研究每一条指令,一层一层地分析其中的逻辑关系,奋战数十天,终于彻底读懂了这一软件,根据任务需求一一进行了适应性修改,并发现、更正了软件中隐藏极深的错误。

5月25日我国第三颗“北斗1号”卫星发射任务中,这一系统第一次参加任务,便提前获得了负20秒至450秒的火箭飞行数据,保证了发射任务的安全、圆满成功。

2003年3月28日,在第三颗“北斗1号”卫星任务准备期间,某雷达接收机不能正常锁定目标信号。厂家技术人员认定只能返厂维修,需要一个月左右的时间。然而,卫星、火箭进场在即,如果送厂返修,势必影响任务进程。

关键时刻,系统工程师杨应勇受命修复设备。他运用自己在科技练兵中总结出来的“故障树分析法”,对最可能诱发故障的元器件进行测试,逐项排查,最终找到了故障原因并加以排除。

试验技术部副总工程师毛万标不苟言笑,不管什么时候遇到他,他仿佛总在思考什么问题。

1993年5月,中心派毛万标和几名同志到航天科技集团学习。所学的“长3甲”运载火箭是一个新型号,采用了上百项新技术,代表当时我国运载火箭的最高水平。

毛万标十分珍惜这次学习机会,从第一天起,就全身心投入学习,虚心向生产厂家技术人员请教。为加深记忆,他采用“图纸分解法”,在自己的笔记本上将控制系统箭上和地面设备仪器近百张电路图,分解成一个个独立、清晰的子系统,反复研究,来回剖析,达到了可以默画其中任何一部分电路、熟记电路中每一个组件特性和品质的程度。

因工作出色,1996年毛万标被调往中心试验技术部,担任控制系统的系统工程师,负责对火箭控制系统的测试工作进行技术把关。“系统工程师”这个职务在编制表上找不到,它是西昌卫星发射中心党委在航天发射工作实践中创造出来的。

20世纪90年代中期,国外航天界接连几次发射失利,使西昌航天人铭心刻骨地记住了“航天发射,质量为本”这八个字。中心党委创造性地提出了抓质量监控的新思路,从各部站、各系统、各岗位抽调优秀技术骨干进行系统培养,在执行任务时将他们送回各专业岗位,担任“系统工程师”。

具体说来,系统工程师并不从事某项具体工作,而是负责技术协调抓总、质量监控把关和故障分析、排除。

当上系统工程师后,毛万标不再满足于看懂电路图、熟悉系统工作原理,而是要深入了解系统的设计思路,直至可以进行系统稳定性和可靠性分析。

为了能够快速准确地对火箭测试过程中出现的故障进行定位,作出处理,他非常注重提高自己分析问题和解决问题的能力。

第三颗“北斗1号”卫星任务期间,火箭三级箭体的一个活门发现了丝质多余物。按一般程序,清除该多余物即可放行。

然而,毛万标却想得更多,多余物是怎么进去的?其他部位还有没有类似多余物?在他的建议和坚持下,测试人员用医疗胃窥镜对各活门和发动机管路进行全面检查,彻底消除了隐患。“北斗1号”卫星发射前二小时,毛万标在众目睽睽之下立下军令状,确定并排除了一起故障,为首长定下发射决心提供了重要依据。

总装首长对系统工程师们的评价是:

质量建设生力军,科技攻关领头羊。

从此后,“出了问题找系工”成为大家的“口头禅”。

人大代表赵梅刚入伍时她是遥测系统监控台一名普通的操作手。面对排排机柜和纷繁复杂的插口、线路,赵梅白天熟悉设备元件与操作程序,晚上加班学习基础理论与设备原理。

她口袋里经常装着一个笔记本,把不懂的问题记上,有机会就向老同志们请教。

就这样,经过两个月的边学边实践,赵梅不但全面掌握了整个监控台的系统原理、操作规则、信号流程,而且还圆满完成了任务中的安全监控任务。

初战告捷,赵梅并没有洋洋得意,止步不前。执行任务中产生的一个疑惑深深地吸引住了她。那时候,遥测系统日常设备保养检修与任务中的联试联调,一般都是在给发射机加高压工作状态下进行。然而,细心的赵梅发现,在这种工作状态下检测设备,监控台工作柜上一个监测指示灯始终无法显示。

为解释这一现象,赵梅请教了几任监控台老操作手,可由于设备使用年限较长,中间又经历了几任操作手,谁也无法说清楚这一批指示灯究竟起何作用。

一次次地测试、一次次地调制,疑团始终无法解开。无意中,赵梅将发射机工作在负载而非加高压状态,这一指示灯竟然亮了!

由此,赵梅顺藤摸瓜,终于找出了设备检查调试过程中发射机的正确工作状态。这一发现不但节省时间,而且能在很大程度上避免加高压导致漏发安控指令的严重后果,从而大大提升了实战中地面安全遥控系统的性能。

后来,赵梅据此撰写了《监控台工作方式改进设想》的科研论文,提出了实现监控模拟化的初步构想。这一论文荣获原国防科工委科技进步三等奖。

为了迎接北斗卫星发射的任务,中心把某型雷达改造任务交给了赵梅。由于爱人也是中心的技术骨干,接到这一重担后,她一狠心把嗷嗷待哺的孩子送回了贵州老家。

工程师姜盛平自毕业以来,已在卫星发射结果处理组战斗了整整10年,出色完成了20多次卫星发射高速摄影任务,可他自己却从未入过记者的“镜头”。

高速摄影仪是在卫星发射负1秒到8秒这一时间段内,提供火箭飞行状态、数据及相关图像信息的唯一设备,帮助地面安全控制人员作出安控决策。

由于零部件老化,设备故障频出,性能极不稳定。姜盛平一刻也不敢懈怠,与故障较上了劲。

针对设备电气柜老化、某支路耦合器接触不良的问题,姜盛平连续奋战3个昼夜,白天在发射场坪拍摄资料、调试设备,晚上连夜冲洗胶片,并与以往资料认真进行对比,终于将故障准确定位在某电路芯片上。更换芯片,设备恢复正常。“北斗”卫星发射任务前夕,姜盛平决心对设备同步控制系统、B码解调终端、数据采集系统、电源等主要部件实施一次大“手术”。

姜盛平家在西昌,攻关开始后,他一个月难得回一趟家。一次孩子生病,高烧到39度,他也只抽出一个星期六的时间回去看看,第二天便出现在机房。

为完成3个控制机柜中700多根走线的焊接、调试工作,他往往一大早便来到机房,一直焊到深夜,眼睛经常被松香熏得通红,有时候一不小心还把手烫出个泡。

姜盛平的工作间是中心最为艰苦的点号之一,一间房子孤零零地座落在荒山坡上,别说吃饭,就连生活用水也成问题。

但是,就在这样的艰苦环境里,姜盛平总是把那台时常耍点“小性子”的高速摄影仪摆弄得服服帖帖,每次任务评审他的岗位总是全站第一。用他自己的话说:

为了火箭顺利腾空,我甘愿做“幕后英雄”!

就是这样一个个动人的故事,创造了中国导航卫星事业,科技人员们的努力,一定会换来丰硕的成果。

三、初尝成功

●范本尧院士说:“和GPS等系统相比,北斗1号能够在很快的时间内建成,用较少的经费建成并集中服务于核心区域,是十分符合中国国情的一个卫星导航系统。”

●卫星导航定位服务商北京神州天鸿科技有限公司市场部经理王永亮说:“大地震后,‘北斗1号’定位系统在救灾初期担负了绝大部分通讯任务,发挥了不可替代的作用。”

●赵康宁说:“在不远的将来,‘北斗’系统不仅能为中国,也能为国外用户提供卫星导航的新选择和多重化服务。”

成功发射北斗导航卫星

5月24日21时,西昌卫星发射中心依然是暴雨如注。此时离预定的“长3甲”发射窗口只剩3个小时。

在强烈灯光照射下,“长征3号甲”运载火箭矗立于塔架上,白色的箭体在黑色的山峦和雨夜中格外显眼。雨越下越大,并且天空电闪不断,雷鸣隆隆,相比之下火箭向天,默默无声。

雷雨对发射火箭是十分不利的一种天气,特别是雷电,更是主要的影响因素。可以毫不夸张地说,雷雨中,加注了燃料的火箭无异于一颗巨大的炸弹。

此时,就在塔架不远处一间并不太大的屋子里,张庆伟总经理、马兴瑞副总经理等十几位领导、专家围坐在气象云图前,会商对策。

分析员紧盯屏幕,不断调出最新的图像分析云层的变化趋势。经过分析,气象人员说:“0时之后雨可能还下,但雷电会消失。”

听到这个消息,领导纷纷察看云图,所有人都焦急地等待着验证这个结论。

果然不出所料,不到23点,雷电真的消失了,雨也越来越小了。

似乎一切正在向好的方向发射,但事情往往出人意料。这时,一线传来发现异常情况的报告。听到这个情况,领导们赶快冒雨来到现场,查看情况。只见在高高的塔架上,许多一线人员开始查找原因。火箭发还是不发?在场的领导和专家们都明白,此时只有依靠科学。

周密的分析开始了,专家们在考虑一个问题,当时的异常情况是否会影响发射。经历过多次航天发射的航天专家开始集中思考电路问题。0时将至,周密考虑之后,张庆伟总经理等领导在听取专家汇报后,迅速作出可以发射的结论。

射前的两次警报先后响起,人员快速疏散了,寂静的发射场回荡着指令声。

夜深了,卫星发射的各项准备工作按照预定的发射流程有序地进行。

……5、4、3、2、1,点火!起飞!

顷刻间,地动山摇,近300吨重的“长3甲”火箭喷射出熊熊烈焰拔地而起,犹如利箭离弦。

在强烈的灯光照射下,箭体上“中国航天”4个蓝色大字分外夺目。火箭越飞越高,在湛蓝的夜空里,留下了一道绚丽的轨迹。航天人脸上洋溢着喜悦,那是得来不易的表情,是世上最美的笑容。

按预定发射计划,“长3甲”火箭托举着“北斗1号”进入太空。20分钟后,由西安卫星测控中心实时传回的监测数据表明,星箭分离,卫星准确进入预定轨道,发射取得圆满成功。

这一下,西昌卫星发射基地指挥大厅才顿时像炸了锅。有的人做出了示意胜利的“V”手势,有的人摇动着象征力量的双拳,还有人兴奋地相拥在一起。几乎每个人眼里都噙着激动的泪花,而脸庞上却是挥不去的笑容。

与此同时,在北京的北郊,“火箭的摇篮”,中国运载火箭技术研究院监测大厅里是座无虚席。从千里之外的发射基地传回的每一条信息都牵动着所有人的心,人们目不转睛地盯着大屏幕所显示出的流动数字。

成功了!

顷刻,整个监测大厅沸腾了,欢笑声、掌声此起彼伏……

中央军委委员、总装备部部长、李继耐,总装备部政委迟万春、副部长胡世祥,国防科工委主任张云川、副主任栾恩杰以及航天科技集团公司总经理张庆伟、副总经理马兴瑞等领导,亲临卫星发射中心指导并观看了发射全过程。

在宣布发射取得圆满成功后,中央有关部门发来贺电,对第三颗“北斗1号”卫星发射成功表示热烈祝贺。

在全国人民抗击“非典”取得阶段性胜利的时刻,中国航天人用辛勤劳动为祖国的星海再添“北斗”。闪亮的星星在苍穹中闪烁,镌刻着中心所有参试人员的心声,只要不怕困难,万众一心,胜利永远属于中国人民。“长征3号甲”运载火箭和“北斗1号”导航定位卫星,分别由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院和中国空间技术研究院研制。在发射前的测试中,火箭、卫星的性能双双达到了历史较高水平。

这次发射是中国航天科技集团公司拥有自主知识产权的长征系列运载火箭第七十次飞行,也是自1996年10月以来长征系列运载火箭发射连续28次获得成功。同时使长征火箭的发射成功率达到90%,进入国际一流运载火箭的行列。

按照国际通行的计算标准,运载火箭发射成功率在90%以上,可以认为进入国际一流水平。据有关资料统计,美国的“德尔它”运载火箭发射成功率约为94%,欧空局的“阿里亚娜”火箭发射成功率约为93%,俄罗斯的“质子号”火箭发射成功率约为90%。

本次发射的突出特点是流程缩短、人员精简,但工作进展的顺利程度却超过了以往型号。这次发射首次对运载火箭采用了新的测试流程,将技术中心的测试工作前移至火箭出厂前,大大缩短了火箭在发射场的准备周期,使我国的火箭测发周期逐步向世界先进水平靠拢。

李祖洪总指挥认为,流程规范化在其中起了重要作用。事实证明,只要在技术上严格要求,不反复,工作完全可以按照节点一步步排下来。

这次发射,他们提出了“四查双想”,即“查地面测试设备完好性,查设计复核复算,查技术状态变化,查测试覆盖性和数据判读比对”及“工作回想、故障预想”,有力地保证了产品质量。

在这次发射前,发射队一级就开了28次评审会,加上分队召开的23次评审会,总共超过了50次,几乎每天一评审。在发射队里,最有权威的是工作目标、文件和表格,这些严格的制度像坚实的基础奠定了型号的成功。这对今后航天发射缩短流程与国际接轨,将是个很好的经验。

其实,在此一年前,“长3甲”火箭研制队伍就尝试开展了出厂测试替代发射场技术中心测试的工作。在出厂测试中开展了两轮共16次总检查,把发现的问题和改进的方法记录下来,固化成文件,为发射场的工作做参考。这就意味着火箭到发射场后,在技术中心的水平测试全部取消,大大缩短了测发流程。简化的测发流程为实施高密度发射奠定了基础。

通过这些工作,准确掌握了新队员的情况,为新老队员互相交流创造了条件,同时更是一种实战演习,使火箭发射中心的工作做到了有序、高效。这种以不变应万变的从容来自充分的可靠性设计。

范本尧全力设计北斗卫星

2000年10月31日、12月21日和2003年5月25日,我国“北斗”导航卫星先后3次发射成功。作为卫星总设计师,范本尧主持制定了“北斗”导航卫星方案,解决了高增量、多频段、大功率所带来的技术难关,提高了卫星的可靠性,实现了100%成功率。“北斗”导航系统是国际上首次实现的区域导航定位系统,该系统的建立和投入使用,填补了我国导航卫星领域的空白,使我国成为世界上继美俄之后自主建立卫星导航系统的国家。

2003年5月25日,我国成功发射了第三颗“北斗1号”导航定位卫星。当人们快乐地享受着卫星所带来的现代文明生活时,作为卫星总设计师的范本尧,有的却是太多的牵挂。正是为了太空中一颗颗让他梦绕魂牵的中国卫星,他付出了自己几十年的时光和全部心智。

年轻时喜欢船舶业的范本尧,做梦也想不到自己竟会和航天打上交道,而且还成了一名卫星专家。

1957年的那个夏天,范本尧正在上海交通大学作毕业设计,却突然接到去清华大学报到的通知。

原来,为改变当时我国在工程力学方面与国外的差距,由钱学森、钱伟长等著名科学家倡导,在清华大学开办了一个工程力学研究生班。范本尧是全班40名同学中唯一被选中的,他从此踏上了攀登空间技术的征程。

不过,范本尧结缘卫星却是在他差不多搞了10年的火箭研制以后。一开始,他从事的是探空火箭箭体结构和储箱的设计研制工作。在参加我国第一枚探空火箭的研制工作期间,他克服了资料缺乏的困难,独立完成了我国第一枚探空火箭的结构设计和计算,首次总结和建立了一套火箭结构载荷分析计算等科学方法。

20世纪70年代,范本尧主持卫星防热工作,研制了新型防热结构,圆满解决了卫星返回防热难题,为保证我国返回式卫星的发射回收成功作出了重大贡献,该成果1978年获全国科技大会重大成果奖。

通信卫星的出现,给人类社会插上了腾飞的翅膀。面对当时苏、美等航天大国通信卫星研制都朝着长寿命、大容量方向的发展,中国必须奋起直追。

1984年,我国成功发射了第一颗试验通信卫星“东方红2号”。就在人们欢呼中国卫星通信新时代到来之时,作为通信卫星总体技术负责人的范本尧,却把目光盯向了更远的天空。他知道,此时,国外的卫星电视传输已十分发达,而我们的“东二”只能用作通信,还不能传输电视节目。

顶着巨大的压力,范本尧率先提出要在一年内改进“东方红2号”卫星的性能,使中国的电视上星,以满足国内用户的急需。

两年后,经过改进后的又一颗“东方红2号”卫星成功发射,全国一下子建起了上万个地面电视接收站,比国家原计划开通全国卫星电视业务的时间,提前了两年多。

20世纪80年代中期,中国科技界围绕发展当时世界最先进的大容量、地球同步定点卫星曾发生过激烈争论,有主张买的,也有想自己造的。前者的理由是,“东方红2号甲”只有4个转发器,所采用的技术大都比较落后,要在此基础上开发24个转发器的“东方红3号”卫星,技术继承性只有20%到30%,而外国开发新星的技术继承性一般为70%左右。而技术继承性越低,意味着开发的风险越大。

范本尧与他的同事们还是“硬着头皮上了”。几年时间过去了,通过组织攻关、国际合作和技术引进,小到器件大到系统方案,一项又一项的新技术在一步步走向成熟。

范本尧和他的同事们研制出的我国第一代实用通信卫星“东方红2号甲”,其通信容量比“东方红2号”增加了8倍,寿命也增加了一倍,改变了边远地区及海防收视难、通信难的状况,使我国的通信广播事业跨过了传统的发展阶段。

科研的路并不都一帆风顺,在艰难的跋涉中,范本尧也有过痛心的记忆,1994年11月30日,在经过8年研制后,“东方红3号”新一代通信卫星被送入预定轨道。卫星在成功地实施了第一次远地点发动机点火之后,由于姿控推力器泄漏,卫星姿态失控。虽经一个多月千方百计的挽救,又进行了两次变轨,使卫星进入3.6万公里的地球同步轨道,但终因燃料耗尽而使卫星无法定点。倾注了10年心血,升空后却不能投入使用,众人的目光都盯向了总设计师范本尧。

范本尧的压力可想而知。航天总公司组织了一些有几十年经验的老专家进行会诊,与设计师们找“病根”,并进行仿真试验。4个多

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