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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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气象尖兵:中国成功发射系列气象卫星

气象尖兵:中国成功发射系列气象卫星试读:

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、艰难起步

●周恩来指示说:“在我们自己的卫星没有搞出来以前,要想办法接收美国卫星传送的气象情报。而且应该搞我们自己的气象卫星,气象火箭也要搞。”

●李鹏特别强调说:“气象卫星我们是下决心要搞下去的,我们中国要有自己的气象卫星。”

●国家气象局局长邹竞蒙说:“风云1号’第一颗星的发射成功,标志着我国已进入世界上少数几个有能力自己研制、发射和运行气象卫星国家的行列。”

周恩来决定搞气象卫星

1972年2月24日,中华人民共和国恢复了在世界气象组织的合法席位。

那是1873年,世界一些国家联合成立了国际气象组织,在1947年中国气象代表团参加了在华盛顿召开的45国气象局长会议,参与世界气象组织的创建工作,成为世界气象公约签字国之一。

在1953年3月23日,国际气象组织更名为世界气象组织。从1960年开始,世界气象组织规定每年的3月23日为国际气象日。

中国历来是气象灾害多而又严重的国家,发展气象卫星,提高气象预报的准确性,具有重要意义。

1969年1月下旬,一次强寒潮袭击我国,出现了强烈降温、大范围冰凌和大雪,全国有不少地方交通瘫痪,通信中断。

周恩来总理得知这场寒潮造成的严重灾害时十分焦急。他先后两次紧急召集邮电部和中央气象局的同志研究这一问题,讨论应急措施。

1969年1月29日,周恩来再次接见了邮电部和中央气象局的同志。在当时,我国对这种大范围天气过程和台风的监测手段还很缺乏,特别是对于台风的移动路径和强度无法准确判断。气象局代表汇报了当时的气象情况,同时还谈到由于通信中断,缺乏气象资料的情况。周恩来认为我国应该搞我们自己的气象卫星。同时他还指示说:

在我们自己的卫星没有搞出来以前,要想办法接收美国卫星传送的气象情报。而且应该搞我们自己的气象卫星,气象火箭也要搞。

周恩来的指示给了气象工作者巨大的鼓舞,更为我国气象卫星事业和卫星气象事业的发展指明了方向。

气象卫星是对地球及其大气层进行气象观测的遥感卫星,被誉为监视风云变幻的“千里眼”,按轨道不同,分为太阳同步轨道气象卫星和地球静止轨道气象卫星,前者又称极轨气象卫星,可获得全球气象信息,后者则可对目标区域进行连续气象观测。

在周恩来的指示下,我国的气象卫星和卫星气象事业开始逐步发展起来。

1969年上半年,我国科技人员对原有的旧设备加以改造,手工绕制螺旋天线,把旧的马可尼雷达改造为扫描系统,利用照相机把雷达荧光屏上的云图拍成云图照片,在不到半年时间内,就研制出我国第一台气象卫星云图接收设备,并立即在中央气象台使用。从此,我国开始了气象卫星云图的接收应用工作。

1969年底,在周恩来关心下,我国又提出了研制“风云1号”太阳同步轨道气象卫星的任务。

1970年初,由中央气象台和中科院大气所的一些同志成立了卫星云图分析应用联合研究组,当时的中央气象局对在全国军内外推广这一新技术很重视。

1970年1月17日,周恩来召集阎仲川副总参谋长以及国防科委罗舜初副主任等开会研究气象卫星的研制和相关任务。

2月16日,周恩来又亲自签发了中共中央、国务院、中央军委给上海市关于研制气象卫星的电报,下达了研制气象卫星的任务。5月4日,在中央气象局成立了我国第一个卫星气象筹备工作组,因当时人少,工作组办公室设在原情报所办公楼三层311房间,故对外代号取名为“311组”。

不久,“311组”通过调研提出了《关于气象卫星研制方案和地面接收站建设问题的报告》。1970年12月24日,周恩来在这份报告上亲笔批示:

这两种卫星规划是否已经落实,承制单位和协作地区是否已经可靠,排列时间是否恰当,均请你们再谈一次,以便正式列入“四五”计划。

然而由于各种原因,周恩来的批示并没有得到落实,气象卫星研制任务后来也没有能够列入“四五”、“五五”计划。

1970年底,经中央军委批准,总参谋部下达了“关于开展国外气象卫星云图照片接收工作的通知”。同时,中央气象局还采取了组织有关工厂生产设备,举办短期培训班等措施。

1971年7月1日,经中央军委批准,中央气象局正式组建“卫星气象中心站”,即后来的国家卫星气象中心,代号为“701”办公室。我国第一颗气象卫星在周恩来的关心和指导下开始筹划和发展。

1972年7月30日,周恩来询问说:“收听国际气象预报和预测,不知地面卫星站能否通过空中卫星收听更多情报,请打听一下,如行,立即办。”

周恩来以其深邃的战略眼光洞察到加强气象业务现代化建设的重要性。1972年,中央气象局提出上海以北的沿海地区没有测台风的雷达,台风到黄海后,测不到其位置,要求在这一带安装测台风雷达时,周恩来给予了大力支持。后来,北方沿海地区增加的测台风雷达站,就是在他的关怀下建立起来的。

在一次国际气象组织会议上,李先念明确表示,中国要在1979年发射气象卫星。这个承诺使第三世界国家欢欣鼓舞。然而由于当时的原因,这个工程一拖再拖,未能如期实现。

正式开始研制气象卫星

1977年,国家对国民经济计划曾有过几次大的调整,包括减少基本建设投资,甚至减少军费等。在这种情况下,邓小平仍然批准了包括“风云1号”在内的一批重大项目的发展。

11月,国防科工委在上海召开我国第一颗极轨气象卫星大总体协调会,形成了第一颗极轨气象卫星的总体初步方案。并将其正式命名为“风云1号”,代号为“FY-1”。

作为我国首颗气象卫星,它的名字就牵动着中国气象人的心。

最初的方案是拟将极轨气象卫星称为“风云”,静止气象卫星称为“风雷”。

后来考虑到都属于气象卫星范畴,就统一采用“风云”,以单数指极轨卫星,双数指静止卫星。

至此,“风云1号”作为我国首颗气象卫星、第一代极轨气象卫星,正式走入人们视野。

同时在方案中还规定“风云1号”气象卫星系统工程代号为711。

由此在中国的大地上拉开了全面开展“风云1号”气象卫星工程711工程系统建设的序幕。“风云1号”是一颗极轨试验型气象卫星。由于这种卫星轨道的倾角接近90度,卫星近乎通过极地,所以称它为“近极地太阳同步轨道卫星”,简称极轨卫星。其高度一般在700到1500公里,高度低,所以观测效果好。与太阳保持同步,所以每次观测可以得到近乎相同的光照条件,有利于所观测资料的对比分析。

20世纪70年代末,风华正茂的高火山以优异的成绩考入被誉为“工程师摇篮”的哈尔滨工业大学,进入无线电信息工程专业深造。在知识的海洋中他勤奋地畅游,修完了大学本科的全部课程。

此后,高火山来到了他梦寐以求的卫星总体单位上海航天技术研究院509所,参加了“风云1号”01批气象卫星研制,成为当时这家单位向卫星研制领域最高水平冲刺中最年轻的知识分子之一。

1982年初,高火山参加了“风云1号”卫星测控系统的总体设计与试验,以全部精力投入了科技攻关的第一线。

高火山凭借坚实的知识基础和长期的实际工作经验,对已有的卫星测控系统进行了优化设计,出色地完成了这个项目,获得了航天工业部科技进步三等奖。

卫星研制,是一项技术十分复杂而又耗资巨大的系统工程,工作中稍有不慎,就可能给国家造成重大损失,使无数人的辛勤和智慧付诸东流。

高火山作为一名行政指挥员,深深知道自己肩负的责任。

他时时刻刻把周总理“严肃认真,周到细致,稳妥可靠,万无一失”的教诲铭记在心,从产品设计、生产到验证试验,每一步、每一次,他都一丝不苟,严格把关。

一次,某单位研制的卫星太阳帆板驱动装置出现问题后,高火山寝食不安。

他不顾身体不适,和总设计师孟执中一起带领有关技术人员奔赴兰州、南京、北京等地的协作单位。

一到目的地,他们顾不上安顿就直奔协作单位找分管领导和科技人员,共同分析产生问题的原因,一起想办法解决问题。

之后还帮助协作单位从技术、工艺、管理、质量、人员等方面找出薄弱环节,制定整改措施。直到找准问题,完善措施,消除现象,高火山他们才休息。

高火山严格抓质量,对出现问题一抓到底、不留任何隐患的工作作风,使协作单位干部职工深为感动。

高火山接任“风云1号”卫星总指挥后,不仅继承发扬了前辈良好的工作作风,而且十分注重元器件质量管理,以此作为突破口,全面提升卫星型号质量管理水平,使卫星元器件等产品质量在原有基础上大为提高。

高火山和科技人员一起,在“风云1号”卫星研制过程中始终以长寿命、高可靠为目标,设计中充分分析影响卫星可靠性的各种因素,找出薄弱环节,采取各种可靠性设计手段,有效地提高星上各系统和单机的可靠性。其中,重点是提高接口的可靠性,消除关键部位的单点失效故障。

为此,科技人员对元器件质量、防环境污染、抗空间粒子辐照效应、电磁兼容性等采取了一系列技术措施,并进行充分的地面验证和可靠性增长试验,从而提高了卫星的寿命和可靠性。“风云1号”卫星首次实行的卫星出厂前一个月进行整星通电老炼试验,对提高卫星质量、不带问题出厂起到了重要作用。

成功发射风云一号卫星

1988年9月7日凌晨,晋西北高原秋高气爽,月朗星稀,连绵起伏的山沟也安静下来。中国新研制的“长征4号”运载火箭巍然屹立在巨大的发射架旁,整装待发。

5时30分19秒,随着“点火”命令的发出,“长征4号”运载火箭托举着中国第一颗气象探测卫星“风云1号”,带着灼人的烈焰,震耳的轰鸣,带着民族的自豪感,带着中心全体人员的心血汗水和无限希望,腾空而起,在蔚蓝的天空中划出一道美丽的曲线,飞向浩瀚太空。

随后,卫星顺利进入900公里高度的近圆形太阳同步轨道。

18分钟后,广州卫星地面接收站收到卫星发回的信号,表明星上仪器工作正常。

西安卫星测控中心和国家气象局按照计划对卫星开始进行在轨测试。“风云1号”发射当天早晨6时9分,乌鲁木齐气象卫星地面站接收到“风云1号”传回的第一轨资料,经处理后生成第一张卫星云图照片。

卫星入轨准确,观测图像清晰,标志着我国气象事业进入了从空间探测大气的历史阶段。

这时太阳刚刚出来,卫星云图上为此还有斜角。看到清晰的云图,中国气象人的眼泪忍不住夺眶而出。

卫星发射成功后,国务院、中央军委向全体参试人员发来了鼓舞人心的贺电。

发射当日正在北京召开的国际气象组织会议的会场沸腾了,与会代表纷纷同中国代表拥抱,向中国致敬!“风云1号”气象卫星是炎黄子孙在5000年的历史长河中,第一次对地球及其大气层进行的气象探测,它承载着国人多少期待与梦想,展示着中心要敲开宇宙的天窗、探索天际奥秘的雄心与志向。

这颗命名为“风云1号”的气象卫星,是我国自行研制和发射的第一颗极地轨道气象卫星。

星上装有两台甚高分辨率扫描辐射仪,共有5个探测通道,可探测白天和夜间的云图、地表图象、海洋水色图象、水体边界、海洋面温度、冰雪覆盖及植被生长。

卫星主要任务是获取全球的气象信息,并向全世界气象卫星地面站发送气象资料。

此外,这颗卫星还具有探测空中粒子成分的功能,为空间物理研究提供资料。“风云1号”卫星正式投入试用后,对于提高我国天气预报水平,特别是灾害性天气的监测和预报能力,更好地为国民经济建设服务有重要意义。

国务委员宋健、中央军委副秘书长刘华清等领导同志分别在国防科工委北京指挥所和太原卫星发射中心观看了卫星发射实况。

第二天,中央气象台开始使用“风云1号”发回的云图资料,进行天气预报和海浪预报。中国没有气象卫星的历史一去不复返了!

中央电视台、《人民日报》等全国各大新闻媒体作了详细报道。《解放军报》在头版头条位置进行了报道。报道这样写道:

我国第一颗气象卫星发射成功——开发外层空间造福人类,航天技术又有新突破,新火箭新卫星基地同时启用,标志着我国空间技术走向实用阶段。

1988年10月,“风云1号”卫星技术总结会举行,国家气象局局长邹竞蒙发表了热情诚恳的讲话。他说:“风云1号”第一颗星的发射成功,标志着我国已进入世界上少数几个有能力自己研制、发射和运行气象卫星国家的行列。应该说,无论从中国的空间技术发展也好,还是从气象科学技术的发展也好,“风云1号”气象卫星的首次发射成功都是具有划时代意义的。“风云1号”第一颗卫星在国内首次采用了不少先进的关键技术,而且得到了考验,与美国20世纪60年代的气象卫星相比,我们的起点要高得多。“风云1号”的可见光云图质量很高,博得国内外良好的评价。“风云1号”卫星的成功发射,在我卫星工程历史中,实现了诸多第一。“风云1号”气象卫星工程,包括卫星、运载火箭、发射场、测控通信和地面应用五个系统。

其中,“风云1号”卫星是我国第一颗具有可见光和红外波段的光学遥感卫星,“长征4号甲”运载火箭是第一次发射太阳同步轨道卫星,发射“风云1号”是太原卫星发射中心首次执行的卫星发射任务,“风云1号”地面应用系统是我国卫星使用部门中最早建成的大型资料接收处理系统。

期待卫星睁开千里眼

1988年9月7日傍晚,太原卫星发射试验基地进行会餐,全体参射人员共同庆贺中国的第一颗气象卫星发射成功。

然而,星载红外扫描辐射计的研制者,上海技术物理所的同志们却没有像其他参射人员那样载歌载舞,尽情挥洒成功后的喜悦。

上海技术物理所的专家们虽然也为中国的第一颗气象卫星的成功发射欣喜不已,但他们心中这时最牵挂的还是他们研制的气象卫星的眼睛扫描辐射计。

火箭把卫星送上轨道,卫星按指令把姿势下俯,将甚高分辨率扫描辐射计对准地球。

但是,这双“千里眼”能不能看得见?能不能按要求把地球上的气象资料清晰地告诉地面?一切还是未知数呢!

在20世纪70年代初,中国的空间技术刚刚起步。第一颗“风云1号”从立项预研到上天长达17年,其间经历过多次推倒重来的艰难过程。作为遥感系统设计师,上海上海技术物理所所有人始终抱着一个信念:

人生能有几回搏,要么不造,要造就让卫星“目光如炬”!

1974年秋,国家有关部门正式确定研制我国第一颗气象卫星,并决定将它的核心仪器可见红外扫描辐射计交由中科院上海技术物理所承担。

从研制分辨率48转每分扫描辐射计开始,到相当美国1978年刚投入运行的“泰罗斯-N”卫星上用的高分辨率120转每分扫描辐射计,上海技术物理所仅仅用了4年时间。

1981年,卫星发射计划推迟,但上海技术物理所并没有止步。

上级果断决定,利用这段宝贵时间争取再上一个台阶,研制正在运行的美国第三代业务气象卫星,这不仅要增加扫描辐射计的探测通道,而且要解决卫星图像信息实时处理和畸变校正等一系列技术难题。

经过两年奋战,一个个难关终于又被攻克。从48转、120转到360转,扫描辐射计3个不同转速好比迈上了3个台阶,所绘制的图像一个比一个更清晰。

世界上第一个发射气象卫星的美国登上这3个台阶,是依靠在太空中不断的发射试验完成的,而中国却是在地面上完成的。上海技术物理所的辛勤工作,为国家节省了相当可观的资金。

1984年底,上海技术物理所再接再厉,在不改变卫星结构、不增加功率消耗的基础上,将原来研制的三通道360转每分甚高分辨率扫描辐射计修改为五通道,新增加的这两个观察通道,专门用来观测海洋,可供海洋部门使用。一星多用又使国家节省一大批资金。

从探测波段到遥感,从信息存储到辐射制冷,“千里眼”每个部件的轮廓就在17年如一日的图纸修改、样机实验中渐渐清晰起来。

上海技术物理所的研究员们经常戏谑自己不像研究员,“最多算是个工程师”,因为无数个白天与黑夜,大家都是满手油污泡在车间,与工人一起为某个特殊零件的加工绞尽脑汁,为整个系统调校通宵达旦。

1988年9月20日,凌晨2时56分,上海技术物理所终于迎来了翘首以盼的时刻,“千里眼”最后一个红外观测通道终于打开了。

广州地面站收到了陆地目标、水陆分界和海洋温度场历历在目的彩色卫星云图,消息传到上海技术物理所,全所同志笑着紧紧拥抱在一起。

17年了,这一刻是上海技术物理所每一个人都永远铭记的瞬间。

二、开拓进取

●周恩来对孟执中他们说:“你们都很年轻,卫星、火箭就要靠你们这些懂科学技术的年轻人了!”

●总设计师任新民说:“一定要把‘风云1号’卫星抢救过来,在某种意义上讲,抢救成功一颗卫星要比研制一颗卫星的意义大得多。”

●李相荣用平静的口吻对大家说:“我和大家一样非常渴望成功,我们不能因为渴望而动作变形,我们要以平常心对待明天的发射,明天一定会成功。”

抢救风云一号第二星

1991年2月15日,正是中国传统节日春节的第一天,大年初一。然而一个不幸的消息传来:“风云1号失控了!”

当“风云1号”第二星控制系统主任设计师徐福祥在电话里听到这个消息的时候,一时有些发懵了。

风云第一星在发射后的第三十九天,就出现卫星姿态失控,并导致整星失效。难道这第二星又要出现类似故障。“风云1号”B星于1990年9月3日发射成功,当时入轨准确,图像比A星还要清晰,受到各国气象界人士一致好评。

然而,天有不测风云,正当科技人员紧张有序遥测、遥控和接收“FY-1B”的卫星资料时,1991年2月14日20时57分,运行了162天的卫星再次飞越过境,传下来的卫星云图突然扭曲、倾斜,甚至杂乱无章。

这突如其来的凶讯,震动了测控中心和国家气象局的领导、专家们,控制系统设计师徐福祥也在第一时间得知了这个消息。

西安卫星测控中心立即进入紧急状态。22时35分,卫星再次入境,他们从遥测数据中发现,“风云1号”姿态已失控,正处于严重翻滚状态之中。

星上计算机原先存入的数据大多发生跳变,用于卫星姿态控制的陀螺和喷气口均已被接通,气瓶中保存的氮气损耗殆尽。

这样,星上的推力小火箭形同虚设,失去了调控卫星姿态的正常手段。

更为严重的是,到了2月15日晨7时40分卫星重新入境时,发现在旋转翻滚状态下,卫星太阳能电池阵只有部分时间对着太阳,如果卫星的电源供应再失去,那“风云1号”就真成“死星”了。

十万火急,测控中心和卫星研制部门果断决策,立即起动星上大飞轮。

起动大飞轮,实际上是把原作它用的大飞轮当作一个大陀螺,使卫星太阳能电池阵能稳定保持向阳面,从而保证卫星的电源供应,为抢救“风云1号”创造最基本的条件。

当做好基本的准备工作后,西安测控中心开始焦急地等待各路专家们的到来。

当徐福祥得到卫星失控的消息时,根本来不及细想,只恨不得插上双翅,一步来到西安卫星测控中心。

可这时飞机已经停航,看来只有坐火车了。时不我待,他迅速登上了西去的列车。

在火车上,徐福祥一直在想,好端端的已经在天上飞了165天了,怎么会姿态失控呢?还有没有可能把它救回来呢?如何才能把它救回来呢?

把姿态失控的卫星抢救过来是极其困难的。1976年9月12日,美国一颗名叫“布洛克5D”的卫星发生了与“风云1号”相似的故障,人们经过半年的艰苦努力才把它抢救过来。

抢救“风云1号”,要比抢救“布洛克5D”难度更大。“风云1号”每分钟的翻转速度比当时“布洛克5D”每分钟翻转速度要快。“风云1号”每天6次经过我国上空,每次最长仅20分钟,有时只有10分钟,我国科技人员只能在这短暂的时间里对卫星实施抢救,而美国在全球设有测控站,可随时对卫星进行姿态调控。

焦急的等待和毫无结果的思索让路程变得更加漫长。

有时徐福祥甚至会想到这次抢救可能会毫无结果,他百无聊赖地看着一个新疆小姑娘手里的指南针。随着小女孩手的转动,指南针的指针拼命地扭动着。

徐福祥直盯盯的看着小女孩手中扭动的指南针,心却飞到了天上。

徐福祥出生于江苏江阴峭岐乡圩塘村一个贫农家里。为了养家,在小福祥出生不久,父母就先后去上海做工,把他交给祖母带。5岁多,徐福祥就开始从事简单的农家劳动。

年幼的艰苦和远离双亲的近乎孤儿般的生活,使福祥从小就养成了自强、刻苦、勤劳的性格。当他以每个学期考试全部第一名的成绩读到小学三年级时,老师给小福祥父母写子一封信,老师说:“福祥是一块读书的好材料,你们把他带到上海去吧!”

从此,徐福祥就成了上海人。1958年他被上海五一初级中学保送到复旦大学预科班学习,这是一个世界闻名的科学家成长的摇篮。不久他成为复旦大学物理系的一名高材生。

1963年,校方提前安排他在复旦大学物理系电子计算机室实习。

此后他和老师共同研制了学校第一台电子计算机。后来国防科工委组建十五院,徐福祥成为复旦大学著名电光源专家蔡祖泉的助手,参加研制了太阳模拟器关键设备“25KW球型氙灯”。

1968年,周恩来讲的一句话“上海要搞气象卫星”,成为徐福祥生命中一个非常重要的转折点。

作为一名上海人,一所名牌大学的电子研究者,徐福祥为总理的话深深震动,从此他毅然放弃了年少时就喜爱的教师职业,走上了自己的航天事业。

从1978年直接接触卫星控制系统开始,到1990年成为“风云1号”卫星副总设计师,徐福祥走过了12年时间,12年的时间终于成就了一个卫星专家。

1989年徐福祥除了担任“风云1号”第二颗星控制系统主任设计师外,又承担了这颗星的总体主任设计师。

气象卫星是人类突破时间和空间限制、了解地球气象变化的重要工具,1960年4月1日美国最先发射了世界上第一颗气象卫星,开创了从宇宙空间探测大气的新时代,此后在近30年的时间里,美、苏联、西欧、日本等国相继发射了150多颗气象卫星,从而织成了全球气象卫星观测网。

对于中国来说,这个卫星观测网提供了很多为国民经济服务的信息,然而毕竟都是别国的卫星,别人也不会天天送免费的午餐。

中国要独立自强,就要发射自己的气象卫星。在万众期盼中,中国的“风云1号”A星、B星终于相继飞上了天空。

然而,万事开头难,“风云1号”A星仅在天空运行了39天。“风云1号”B星稳定运行165天后,却在大年初一失控了!这怎不让控制系统设计师徐福祥着急。

自从知道卫星失控的消息以后,徐福祥的脑子就全在卫星上了。

所以,当他在火车上看着新疆小女孩玩的指南针时,脑子里其实想的还是面临危险的风云卫星。

指南针为什么会扭动?是因为地球磁场作用,那能不能通过地球磁场让卫星扭动呢?

这时,一道灵光从徐福祥眼前闪过,他忽然想到了卫星上的3个电磁棒,这3个电磁棒本来是为卫星大飞轮卸载用的,既然指南针能够在地球磁场作用下扭动,那么,卫星说不定也能够通过地球磁场作用恢复正常。

徐福祥的思绪渐渐牢牢地系在卫星3根电磁棒上。

这是一个极其大胆的设想。

通电!对,通电!通过遥控对3根电磁棒不时按特定的相位通电,借助地球磁场产生与自旋相反的力矩,不是能让卫星自旋慢慢停下来吗?

想到这里,徐福祥简直要跳起来了,恨不得马上就出现在西安测控中心,把这个想法告诉每一个专家,让大家讨论一下。

当徐福祥终于来到测控中心的时候,他首先把这个想法告诉了航天部的老专家任新民。

听了徐福祥关于抢救卫星的初步方案后,任新民表示了极大的热情和关注,任新民说:

一定要把“风云1号”卫星抢救过来,在某种意义上讲,抢救成功一颗卫星要比研制一颗卫星的意义大得多。

随着各路专家的到来,大家对失控的卫星进行了共同会诊,最终确定卫星姿态系统出了故障,并一致同意采纳徐福祥的抢救方案,利用地球巨大的磁场和卫星磁力矩器相互间的磁力作用,来减缓卫星的翻滚速度,逐步把卫星调整到正常姿态。

于是,一场旷日持久的太空大抢救开始了,科技人员坚守岗位,密切注视每一条轨道,不漏掉任何一点信息。“风云1号”B星抢救时间之长、获取抢救资料之丰富,是世界卫星发展史上少有的,仅以除夕夜到“五一节”的78个日日夜夜,559圈的全时跟踪,就发出指令7000余条。这在我国卫星抢救技术上是史无前例的。

通过几天抢救实践证明,徐福祥关于利用3个磁力矩器,与地球磁场相互作用,使卫星产生不同方向上的有效力矩,从而让卫星稳定下来的想法是科学的、正确的。

该方案实施后的第一天,卫星旋转速度就出现下降。

4月29日,“风云1号”翻滚速度降至每分钟旋转一圈。计算机数学模型仿真试验表明,这时已可以进入卫星“重新捕获地球”了。

5月1日晚,当“风云1号”再次出现在中国上空时,一串串数据和指令由测控中心发出,注入星上计算机,卫星遥感仪器的探测头终于稳定地对准了地球。

5月2日,测控中心通过遥控指令打开了星上所有仪器系统,国家气象中心立刻重新收到了清晰如初的云图。

这一天,距2月14日才78天,中国航天人再次创造了奇迹。

人类科学文明的脚步有着惊人的相似之处,事后人们发现,“风云1号”卫星的抢救方案与美国人抢救“布洛克-5D”卫星的方案,在主要原理上几乎是一致的,而美国人是在计算机模拟了上千种抢救方案中挑选出的一种最佳方案,而且用了半年时间,而中国人凭着大脑的智慧,仅用了两个半月时间就成功地抢救了与“布洛克-5D”的故障程度相当的“风云1号”卫星。

1990年5月2日,恢复常态的“风云1号”卫星又打开了气象云图发送系统,那天徐福祥成了天下第一男子,因为那无需掩饰而横流的泪水,淹没了“男儿有泪不轻弹”的千古余音。

同时中国航天史上记下了难忘的抢救“风云1号”卫星的75天。“风云1号”卫星后来获国家科技进步一等奖,“风云1号”卫星抢救技术获国家科技进步二等奖,徐福祥本人获航天部通令嘉奖。

研发风云一号第三星

1994年1月,我国著名卫星总体及控制技术专家、极轨气象卫星的开拓者之一孟执中已近60岁,围着卫星忙了几十年的他思绪万千。

尽管由孟执中领头研制的“风云1号”A星、B星先后发射成功并运行,填补了我国气象卫星的空白,表明我国已具备了研制、发射、运行、管理太阳同步轨道气象卫星的能力和条件,为进一步发展我国的气象卫星和卫星应用迈出了重要的一步。

但A、B两星先后早期夭折,对于卫星总设计师孟执中来说,记忆是刻骨铭心的。

此时,正值卫星研制队伍最不稳定的时候。孟执中想,如果自己此时离开岗位,总感觉没有把自己这一生的使命完成好。

想到自己曾有幸两次参加会议向周恩来汇报卫星的研制情况,聆听总理的亲切教诲,他就更加不能安心。

孟执中清楚地记得,1973年6月21日21时,周恩来健步来到人民大会堂湖北厅,他环视了到会的同志,观看了卫星和火箭的各种汇报图表,然后高兴地说:“大有希望。”

周总理还对孟执中他们说:

你们都很年轻,卫星、火箭就要靠你们这些懂科学技术的年轻人了!

几十年过去了,周总理的厚望依然存在孟执中的心中。

于是,在“风云1号”C星初样研制动员会上,他坚定地表示:

一定要在退休前,搞出一个圆满的结果,给党和国家及关心支持我们干航天事业的人们一个完美的交代!

这是孟执中为中国气象卫星事业许下的诺言,他是这样说的,也是这样做的。动员会后,他开始积极投身到研制卫星的事业中去……

孟执中生于浙江杭州,6岁后搬迁到鄂西一个小县城。上中学时已懂事的孟执中决定了自己一生的志愿,学工科,为发展中国的科学技术贡献自己的力量。

1952年9月,孟执中考上了武汉大学电机系,第二年又转到华南工学院电讯系学无线电专业。1958年底,他被选派到苏联科学院学习,主攻自动学及远动学。

1960年,孟执中回国参加工作,尽管当时条件非常艰苦,但不论在什么地方,从事什么工作,受到多大委屈,他首先想到的是“决不能辜负党和国家对自己的培养”。

在困难面前,他总是以饱满的热情,勤恳踏实地工作着。

在早期,孟执中曾主持建立了“东方红1号”卫星地面测控中心和台站的计算机系统,还曾负责“长空1号”卫星研制,并在星上首次采用了程控计算机。

在后来,孟执中开始主持我国“风云1号”气象卫星研制工作。在研制过程中,他提出了采用16位数字计算机的三轴稳定姿控方案,参与并组织了展开式太阳电池阵、固态润滑反作用飞轮、飞轮加磁控技术、卫星防污染技术等项目的攻关,提出并组建了我国第一个卫星磁测试实验室。

孟执中致力于卫星高可靠、长寿命研制工作,提出了卫星抗辐照加固措施和产品环境应力筛选及整星试验,决策采用固态存储器,指导和参与偏置动量轮加磁控全数字姿控系统研制。

经过几年的艰苦奋斗,“风云1号”A、B星相继升空。但其中所经历的甘苦恐怕只有孟执中自己知道。

有时,他为了让自己的后辈们少走些弯路,就会向他们讲述自己在发射风云卫星中的失败经历。

他经常讲的是一件曾经让他难堪的“塔上救星”的故事。

在当时,“风云1号”A星发射到了最关键的5小时准备阶段,一个在发射前出现过、但被忽略了的半导体栓锁现象突然复现了,所有的遥测信号都没有了。

此时,作为“风云1号”气象卫星总工程师的任新民果断决定,暂停发射,卸下卫星整流罩,在塔架上就地检查。

于是,在离地面几十米高的塔架上,孟执中等人为“风云1号”气象卫星作了一次难忘的手术。

最让孟执中他们难以面对的是,后方的中央首长一次次打来电话,询问卫星发射的进展。

每次讲到这一段经历时,孟执中用的几乎都是那句让听者难忘的话:“我当时站在塔架上,那份难堪和窘迫,真想从塔架上跳下去。”

这故事深深烙在了年轻科技人员的心里,激励着广大科技人员时时绷紧质量这根弦。

为了实现自己许下的诺言,给“风云1号”C星一个完美的结果,年近70的孟执中开始学习电脑。后来,这个故事在《新民晚报》进行了报道。他的后辈杨之浩永远不会忘记孟执中学电脑的情景。

杨之浩从“风云1号”C星开始当上孟执中的“徒弟”,自然与他接触得比较多。

杨之浩说:“前几年,他带上老花眼镜,开始学计算机,碰到问题他就向年轻同事求教。”

杨之浩坦诚地说:“一开始孟院士问的真的是很基础的问题。有时我想,如果我在孟院士这个地位,这些问题可能还问不出口呢。”“所谓人近70学吹打,我真的觉得很感动。”很快孟执中就基本掌握了计算机编程知识,也能够经常上网查国外卫星的资料。

在“风云1号”C星的研制过程中,孟执中的压力非常大。方案设计的时候,C星用的是磁带记录器,可几次试验,单机一直有问题。

后来科技进步了,有一种叫做固态记录器的设备出现。该不该拿新设备替换旧设备,这个抉择落到了孟执中的头上。如果换了,那就是中国卫星界第一个“吃螃蟹”的。

新设备是否可靠、和其他系统是否匹配都是问题。当时反对的人很多,大家都觉得风险太大,经过几个月的试验和反复考虑,孟执中决定:换!实践证明这个决策是正确的。

在研制“风云1号”C星的过程中,作为总设计师的孟执中,一直在实践着自己的诺言,而其间的辛苦他的妻子是最清楚的。

1998年,“风云1号”C星正处于研制的关键时期,孟执中深感责任重大,神经常常处于高度紧张状态之中,因而患上严重的失眠症,有时彻夜不眠。

此时正在美国探亲的妻子及时返回家中,在她的照顾下,孟执中的病情得以减轻。

1999年5月10日C星升空。“风云1号”C星的发射升空与运行,使我国成为世界上第三个掌握此项技术并真正将之投入应用的国家。

随后,该星被世界气象组织正式列入世界业务极轨气象卫星序列,成为我国第一颗被列入世界业务卫星应用序列的卫星。“风云1号”C星发射取得圆满成功,可是孟执中病倒了,并且开刀做了手术。

住院期间他还是闲不住,时不时就打电话询问D星的进展。而设计师、技术人员们有什么问题,也都到病房里来研究,把病房变成了办公室。

远在国外的亲人们很希望孟执中夫妇能前往团聚,安度晚年,但他实在是割舍不下为之奋斗一生的航天事业。

孟执中是多么希望“风云1号”卫星能“尽善尽美”,于是又出任了“风云1号”D星的总设计师。

研制风云一号第四星

“风云1号”A星,仅在轨正常运行了39天,“风云1号”B星,在轨累计正常运行了285天。而“风云1号”C星,不负众望,在轨快3年了,还在太空中超期服役。

如今,它的小弟弟“风云1号”D星也将要上天与它作伴了,中国的气象卫星从无到有,从一颗到多颗,使中国逐渐从信赖外国气象卫星到完全独立自主。

每当想到这些,D星总设计师孟执中激动的心情就久久不能平静。

在20年前,中国宇航代表团到美国访问时,美国人拿出一摞气象卫星图片资料,在炫耀的同时声明,只公开结果,技术上保密。

中国航天专家当时就自信地说,我们也会有自己的气象卫星。

从美国回来后,中国的卫星专家们憋着一股劲,发愤要研制出高水平的气象卫星,为中国人争气。

他们将原先已在研制的国内首颗气象卫星设计方案推倒,瞄准世界的高水平,重新开始。

经过20多年的不懈努力,中国的卫星专家们硬是靠自己的力量,将一颗颗“风云1号”系列卫星陆续送上了天,这些卫星在一些关键指标上均达到了美国水平。“风云1号”D星的使命是接替1999年5月10日发射成功的“风云1号”C星。D星是我国第二颗业务应用极轨气象卫星,卫星的主要任务和使用要求均与C星相同。“风云1号”C星在轨稳定运行的时间早已超过两年设计寿命的大限,但C星宝刀未老,姿态稳定,性能优良,仍在恪守职责地监视着地球及其大气层的风云变幻,发回清晰的气象云图。

2000年8月,“风云1号”C星被世界气象组织列入世界气象业务应用卫星的序列,它也成为我国第一颗为世界所接纳的业务应用卫星。

尽管“风云1号”D星的任务只是“接班”,但决不是C星的简单克隆。孟执中曾在多种场合对研制人员们说:“风云1号”D星一定要超过C星!

由于“风云1号”C星是我国第一颗超期服役的长寿命星,开创了中国极轨卫星长寿命、业务应用的先河,对于中国卫星气象事业具有里程碑式的意义。

正因为此,C星的英名已被刻在中华世纪坛上,昭示后人,鼓舞来者。

要想百尺竿头,更进一步,D星自然得有自己的过人之处。“风云1号”D星从2000年开始正样设计,它在可靠性设计、分析、试验等方面充分继承了C星的成功经验及成熟技术,为解决C星在轨运行中暴露的问题和薄弱环节,进一步提高卫星的稳定性,D星的技术状态作了14项修改。

在历时两年的研制中,设计人员确立了技术状态控制原则,凡是C星成功的不作任何变化,不搞锦上添花。对于C星运行中的一些问题,必须彻底进行归零,以确保D星的质量和稳定性比C星更好。“风云1号”C星虽然口碑甚佳,但也并非没有缺点,星上电源系统的损耗器是出了一些毛病。

尤其是每年卫星轨道从有地球阴影区向全日照过渡的这段时间,卫星会“发烧”,必须每天通过调整星上相关的仪器工作来降低卫星的温度。

针对这个短项,技术人员改进了损耗器的制造工艺,经过多次试验,去除了病根,“风云1号”D星不会再有什么“头疼脑热”。

对于其他的问题,研制队伍也开展了精心细致的工作。为了D星的长期可靠稳定运行孟执中总师可谓是费尽心机。

在卫星技术阵地的厂房里,孟执中话语不多,他以自己独特的方法指挥着队员们。

技术阵地测试的每一天,他都不声不响地坐在年轻技术人员身后,轻声轻气地与他们商量着关键问题,随时进行指导和帮助。

卫星转场到发射阵地后,孟执中更是把一些关键岗位盯得紧紧的,3次星箭总检查,孟执中寸步不离地守在10号指挥岗后面,一坐就是三、四个小时。

因此,年轻人非常信赖他。他们说:“只要孟总在,我们心里就踏实”。

孟执中讲究实事求是,他要求队员们也不能弄虚作假。他十分强调测试数据必须进行“三比对”,即在基地电测试的数据必须与设计数据进行比对,与出所时的数据进行比对,与C星的数据进行比对。

一次中队会上,孟总要求大家认真进行“双想”活动,想出问题来就算立功。

在他的鼓励下,硬是找出了需要解决或需要引起高度重视的9个问题。针对这些问题,孟总组织大家提出了积极的应对措施,未雨绸缪,确保了卫星到基地后各项工作的顺利开展。

2002年5月,孟执中不顾身体的虚弱和多次胃出血,仍随“风云1号”D星进入发射场,一待就是数月。

为了照顾孟执中的身体,领导特意安排他的妻子前往照顾他的生活起居。在领导的关心和妻子的精心照顾下,孟执中的病情有所缓解。

5月5日,星箭第一次总检查,孟执中循循善诱,告诉大家这次测试的面比较广,发现问题也来得及处理,希望大家不要有负担,睁大眼睛,到测试中去找问题。

孟执中大度的胸怀,实在的话语释放了试验队员们紧张的心情。

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